Atombomber afslører at hjertet fornyer sine celler

Radioaktivt nedfald fra atombomber hjælper svenske forskere til at løse en gammel gåde: hjertet kan forny sine celler. Det kan få stor betydning for behandling af hjerteanfald.

Hjertets celler fornys gennem hele livet, og den opdagelse giver mulighed for at finde ny medicin, der kan stimulere hjertet til at reparere sig selv. (Illustration: Gray's Anatomy)

Annonce:

Svenske forskere har udnyttet koldkrigsæraens synder til at svare på et spørgsmål, der længe har plaget læger og biologer: Gendanner hjertet sine celler hele livet, eller har man kun dem, man er født med? Spørgsmålet er af stor vigtighed for behandling af hjertesygdomme, som er en af de største dræbere i den vestlige verden.

Nu viser forskerne, at hjertets celler fornys gennem hele livet, og det åbner for at finde ny medicin, der kan stimulere hjertet til at reparere sig selv efter for eksempel hjerteanfald, hvor celler går tabt og funktion permanent mistes.

»Vi skal forstå reguleringen på det molekylære niveau og derfra lære, hvordan vi skal sætte den op i gear,« siger professor Jonas Frisén fra Karolinska Instituttet i Stockholm, som har ledt forskningen.

Resultatet er netop offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Science.

Det fantastiske hjerte

Hjertet er et fantastisk organ, der ufortrødent slår hele livet uden en eneste pause. Bag den udmattende bedrift ligger hjertets muskelceller, og spørgsmålet har været, om cellerne fornys, eller om de slides op med alderen og forsvinder permanent.

\ Fakta

LÆS OGSÅ

Videnskab.dk:

Ny lovende kræftmedicin kan forværre sygdommen

Sund livsstil kan ændre dine gener

Kræftknuders alder kan afsløres med kulstuf-14-datering

Problemet er, at det er meget svært at studere cellers livshistorie, når de lever meget længe ikke mindst i organer som hjertet, hvor man ikke kan tage en biopsi.

Annonce:

De stoffer, man evt. kunne bruge til at mærke celler og derefter måle, hvor længe de lever, er notorisk giftige og kan derfor ikke bruges på mennesker.

Men det viser sig, at vores celler allerede er mærket. Siden 2001 har Jonas Frisén og kolleger arbejdet på at udnytte, at koldkrigens prøvesprængninger af kernevåben fra 1955-63 skabte en enorm stigning i radioaktivt kulstof-14 i atmosfæren. Da kulstoffet via planter hurtigt optages i vores celler, afspejles koncentrationen i atmosfæren præcist i cellernes arvemateriale, DNA'et.

»Arkæologer bruger også kulstof-14 og udnytter halveringstiden på ca. 6.000 år,« siger Frisén.

»Men det er meget lang tid i forhold til et menneskets livstid, så det kan vi ikke bruge.«

Udnytter international konvention

Svenske forskere har udnyttet koldkrigsæraens synder til at svare på et spørgsmål, der længe har plaget læger og biologer: Gendanner hjertet sine celler hele livet, eller har man kun dem, man er født med? Spørgsmålet er af stor vigtighed for behandling af hjertesygdomme, som er en af de største dræbere i den vestlige verden. Nu viser forskerne, at hjertets celler fornys gennem hele livet, og det åbner for at finde ny medicin, der kan stimulere hjertet til at reparere sig selv efter for eksempel hjerteanfald, hvor celler går tabt og funktion permanent mistes. »Vi skal forstå reguleringen på det molekylære niveau og derfra lære, hvordan vi skal sætte den op i gear,« siger professor Jonas Frisén fra Karolinska Instituttet i Stockholm, som har ledt forskningen. Resultatet er netop offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Science. Det fantastiske hjerte Hjertet er et fantastisk organ, der ufortrødent slår hele livet uden en eneste pause. Bag den udmattende bedrift ligger hjertets muskelceller, og spørgsmålet har været, om cellerne fornys, eller om de slides op med alderen og forsvinder permanent. Problemet er, at det er meget svært at studere cellers livshistorie, når de lever meget længe ikke mindst i organer som hjertet, hvor man ikke kan tage en biopsi. De stoffer, man evt. kunne bruge til at mærke celler og derefter måle, hvor længe de lever, er notorisk giftige og kan derfor ikke bruges på mennesker. Men det viser sig, at vores celler allerede er mærket. Siden 2001 har Jonas Frisén og kolleger arbejdet på at udnytte, at koldkrigens prøvesprængninger af kernevåben fra 1955-63 skabte en enorm stigning i radioaktivt kulstof-14 i atmosfæren. Da kulstoffet via planter hurtigt optages i vores celler, afspejles koncentrationen i atmosfæren præcist i cellernes arvemateriale, DNA'et. »Arkæologer bruger også kulstof-14 og udnytter halveringstiden på ca. 6.000 år,« siger Frisén. »Men det er meget lang tid i forhold til et menneskets livstid, så det kan vi ikke bruge.« Udnytter international konvention I stedet udnytter forskerne, at koncentrationen af kulstof-14 er faldet år for år siden en international konvention mod atombombeprøvesprængninger trådte i kraft i 1963. Det betyder, at de med en maskine på størrelse med en håndboldbane kaldet et accelerator massespektrometer kan tælle de enkelte kulstof-14 atomer i DNA'et og regne ud, hvad koncentrationen i atmosfæren må have været, da cellens arvemateriale blev dannet dvs. da cellen blev født. Med den koncentration kan forskerne sammenligne med en kurve over atmosfærens koncentration og indenfor ca. et år aflæse, hvornår cellen blev født. Hvis for eksempel året passer med personens fødselsår, må cellerne have været der hele livet, mens hvis det passer med, at personen var 20 år, må der ske en fornyelse af cellerne. Forskerne finder, at hjertets muskelceller fornys hele tiden, men meget langsomt - med ca. 1 pct. om året faldende til 0,4 pct. om året, når man er 75 år. Til sammenligning udskiftes alle vores blodceller på et enkelt år. »Selv efter et langt liv vil man ikke have skiftet halvdelen af hjertets celler - måske 40 pct. når man er 70 år, resten er celler, man har haft siden man blev født,« siger Frisén. Udfordringer på vejen Inden de nåede så langt måtte han og kollegerne imidlertid først overvinde et par udfordringer. Hjertet består af flere celletyper og kun ca. 20 pct. muskelceller, så for at få fat i cellekerner fra de rigtige celler sorterede forskerne dem vha. et protein (Troponin I), der kun findes i muskelcellerne. Herefter undersøgte de yderligere to forskellige populationer af muskelcellerne og fandt, at begge fornys med samme hastighed. Dermed kan Frisén med stor sikkerhed udelukke, at en lille gruppe af muskelceller fornys hurtigt, mens en stor gruppe aldrig fornys. Resultatet kan blive afgørende for eksempel for behandling af hjerteanfald, hvor en blodprop i hjertet blokerer ilttilførslen og resulterer i, at mange muskelceller dør, og hjerteslaget permanent er forringes. Nu ved forskerne, at der ikke er noget principielt, som hindrer hjertets muskelceller i at forny sig. »Når vi nu ved, at muskelcellerne kan gendannes, er det åbenlyst, at de ikke erstattes i tilstrækkelig grad efter et hjerteanfald,« siger Frisén. Næste skridt bliver derfor at forstå, hvordan den proces reguleres på det molekylære niveau og finde måder at stimulere fornyelsen af hjertemuskelceller. »Det vil være nærliggende at finde et medicinsk stof, der kan påvirke regulering og øge dannelsen af nye celler,« siger Frisén. Radioaktivt nedfald fra atombomber har mærket celler hos alle, der lever i dag. Ved at tælle kulstof-14 atomer kan forskere regne ud, hvornår en celle blev født og viser, at hjertets celler fornys langsomt hele livet. Illustration: Mattias Karlen.

I stedet udnytter forskerne, at koncentrationen af kulstof-14 er faldet år for år siden en international konvention mod atombombeprøvesprængninger trådte i kraft i 1963. Det betyder, at de med en maskine på størrelse med en håndboldbane kaldet et accelerator massespektrometer kan tælle de enkelte kulstof-14 atomer i DNA'et og regne ud, hvad koncentrationen i atmosfæren må have været, da cellens arvemateriale blev dannet dvs. da cellen blev født.

Med den koncentration kan forskerne sammenligne med en kurve over atmosfærens koncentration og indenfor ca. et år aflæse, hvornår cellen blev født.

Hvis for eksempel året passer med personens fødselsår, må cellerne have været der hele livet, mens hvis det passer med, at personen var 20 år, må der ske en fornyelse af cellerne.

Annonce:

Forskerne finder, at hjertets muskelceller fornys hele tiden, men meget langsomt - med ca. 1 pct. om året faldende til 0,4 pct. om året, når man er 75 år. Til sammenligning udskiftes alle vores blodceller på et enkelt år.

»Selv efter et langt liv vil man ikke have skiftet halvdelen af hjertets celler - måske 40 pct. når man er 70 år, resten er celler, man har haft siden man blev født,« siger Frisén.

Udfordringer på vejen

Selv efter et langt liv vil man ikke have skiftet halvdelen af hjertets celler - måske 40 pct. når man er 70 år, resten er celler, man har haft siden man blev født
Jonas Frisén

Inden de nåede så langt måtte han og kollegerne imidlertid først overvinde et par udfordringer. Hjertet består af flere celletyper og kun ca. 20 pct. muskelceller, så for at få fat i cellekerner fra de rigtige celler sorterede forskerne dem vha. et protein (Troponin I), der kun findes i muskelcellerne. Herefter undersøgte de yderligere to forskellige populationer af muskelcellerne og fandt, at begge fornys med samme hastighed. Dermed kan Frisén med stor sikkerhed udelukke, at en lille gruppe af muskelceller fornys hurtigt, mens en stor gruppe aldrig fornys.

Resultatet kan blive afgørende for eksempel for behandling af hjerteanfald, hvor en blodprop i hjertet blokerer ilttilførslen og resulterer i, at mange muskelceller dør, og hjerteslaget permanent er forringes. Nu ved forskerne, at der ikke er noget principielt, som hindrer hjertets muskelceller i at forny sig.

»Når vi nu ved, at muskelcellerne kan gendannes, er det åbenlyst, at de ikke erstattes i tilstrækkelig grad efter et hjerteanfald,« siger Frisén.

Næste skridt bliver derfor at forstå, hvordan den proces reguleres på det molekylære niveau og finde måder at stimulere fornyelsen af hjertemuskelceller.

»Det vil være nærliggende at finde et medicinsk stof, der kan påvirke regulering og øge dannelsen af nye celler,« siger Frisén.

Annonce:

Radioaktivt nedfald fra atombomber har mærket celler hos alle, der lever i dag. Ved at tælle kulstof-14 atomer kan forskere regne ud, hvornår en celle blev født og viser, at hjertets celler fornys langsomt hele livet. Illustration: Mattias Karlen.