Naukowcy przy[{” attribute=”” tabindex=”0″ role=”link”>UCLA have found that the protein GPNMB, released by certain immune cells after a heart attack, plays a key role in helping the heart heal.
The protein binds to a specific receptor, encouraging tissue repair. This discovery could lead to new treatments that prevent heart failure by enhancing the heart’s ability to recover and function effectively after a heart attack.
UCLA scientists have identified the protein GPNMB as a vital factor in the heart’s healing process after a heart attack.
Their research, conducted using animal models, shows that bone marrow-derived immune cells called macrophages release GPNMB, which binds to a receptor known as GPR39. This interaction promotes tissue repair in the heart. This study offers new insights into the heart’s natural healing process and opens doors to potential treatments aimed at enhancing heart function and preventing the progression to heart failure.
In the United States, someone experiences a heart attack every 40 seconds, making it a leading cause of heart failure. Heart attacks weaken the heart and cause scarring, reducing its ability to pump blood effectively. While this scar tissue initially supports the heart’s structure, it remains permanently, overworking the remaining muscle and often leading to heart failure over time.
The Potential of GPNMB in Heart Failure Treatment
Previous clinical studies have indicated that GPNMB, or glycoprotein non-metastatic melanoma protein B, has been strongly associated with cardiovascular outcomes of individuals with heart failure. What was not clear, however, was if lacking the protein was directly responsible for the development of heart failure after a heart attack. This important distinction — whether GPNMB is just an associated biomarker or one that plays a causal role — determines if the protein can be considered a therapeutic target for future studies.
Utilizing mouse models, the researchers first established that GPNMB is not natively expressed by the heart itself but is produced by inflammatory cells originating from the bone marrow. After a heart attack, these macrophages travel to the site of injury in the heart, where they express GPNMB.
Genetic Manipulation Reveals Key Insights
The team conducted gene knockouts — inactivating the GPNMB gene — [AS1] i przeszczepy szpiku kostnego i zaobserwowali, że myszy pozbawione genu GPNMB wykazywały dramatycznie gorsze wyniki po zawale serca, w tym większą częstość występowania pęknięć serca, które były śmiertelnym powikłaniem obserwowanym również u pacjentów z niewydolnością serca u ludzi. Odwrotnie, myszy z prawidłową ekspresją GPNMB, którym podano dodatkową dawkę krążącego białka GPNMB, wykazały poprawę czynności serca i zmniejszenie blizn. Cztery tygodnie po symulowanym zawale serca u 67% zwierząt pozbawionych genu GPNMB wykazano ciężkie zwłóknienie, czyli blizny, w porównaniu z zaledwie 8% zwierząt w grupie kontrolnej.
Odkrycie nowej ścieżki regeneracji tkanek
Oprócz zidentyfikowania GPNMB jako cząsteczki sygnalizacyjnej wywierającej wpływ na różne typy komórek, badacze odkryli, że wiąże się on z GPR39, wcześniej uważanym za receptor sierocy, czyli receptor, którego partner wiązania nie jest znany. Ta interakcja wyzwala kaskadę sygnałów, które promują regenerację tkanek i ograniczają powstawanie blizn.
Choroby układu krążenia, których niewydolność serca jest późnym powikłaniem, stanowią poważny problem zdrowotny i są przyczyną około jednej trzeciej wszystkich zgonów na świecie. Pomimo częstości występowania tej choroby nie ma dostępnych metod leczenia, które bezpośrednio poprawiałyby zdolność serca do regeneracji po zawale serca. Nowe badanie pokazuje potencjał GPNMB jako środka terapeutycznego, a także GPR39 jako celu, który może ograniczać blizny, poprawiać czynność serca i zapobiegać niewydolności serca.
Przyszłe kierunki badań nad naprawą narządów
Badania te mogą mieć również szersze implikacje dla zrozumienia naprawy tkanek w innych narządach. Ponieważ GPNMB ulega ekspresji w wielu tkankach, przyszłe badania zbadają jego rolę w naprawie mózgu, nerek i innych narządów dotkniętych uszkodzeniem niedokrwiennym.
Badanie zostało opublikowane w Badania układu krążenia w naturze.
Odniesienie: „Białko GPNMB pochodzące z makrofagów szpiku kostnego wiąże się z sierocym receptorem GPR39 i odgrywa kluczową rolę w naprawie serca” 25 października 2024 r., Badania układu krążenia w naturze.
DOI: 10.1038/s44161-024-00555-4
dr Arjun Deb, profesor medycyny oraz biologii molekularnej, komórkowej i rozwojowej; dyrektor tematu badań układu krążenia na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles w szkole medycznej Davida Geffena na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles; i członek Eli i Edythe Szerokiego Centrum Medycyny Regeneracyjnej i Badań nad Komórkami Macierzystymi, kierował badaniem.
Badanie to zostało wsparte grantami z Narodowe Instytuty Zdrowia.
Potencjał terapeutyczny GPNMB opisany w tym badaniu jest badany i nie został jeszcze przetestowany w badaniach klinicznych na ludziach. Wyniki badań opierają się na modelach przedklinicznych i konieczne są dalsze badania w celu oceny bezpieczeństwa i skuteczności u ludzi.
