Tunnelende nanobuisachtige structuren bieden inzicht in hoe de lagen van het hart communiceren tijdens formatie

Uit zijn lab aan het University of Houston College of Pharmacy Drug Discovery Institute, Mingfu Wu, universitair hoofddocent, biedt nieuwe hoop voor de behandeling van hartaandoeningen door zijn inzichten te delen in het fundamentele proces van hoe het hart wordt gevormd in utero. Zijn bevindingen, gepubliceerd in WetenschapFocus op lange, dunne, kanalen van membranen-nanobuis-achtige structuren op tunnelen-die cellen met elkaar verbinden. WU meldt dat de structuren een fundamentele manier kunnen zijn voor cellen om te communiceren en nieuwe inzichten bieden in ontwikkeling van hartaandoeningen en mogelijke behandelingen.

De vorming van het hart hangt af van kritieke signalen die tussen zijn twee hoofdlagen zijn uitgewisseld: het myocardium (de spier die de hartslag aandrijft) en het endocardium (de binnenvoering van het hart). Deze communicatie is essentieel om ervoor te zorgen dat het hart correct vorm krijgt en effectief functioneert.

“Hier karakteriseerde we tunneling nanobuisachtige structuren (TNTL’s), die we vonden fysiek cardiomyocyten in myocardium verbinden met endocardiale cellen in endocardium,” meldt Wu. “Deze structuren helpen waarschijnlijk om intercellulaire communicatie over lange afstand te vergemakkelijken die essentieel is voor hartvorming.”

Lianjie Miao, onderzoeksassistent hoogleraar farmacologie, is de eerste auteur van het artikel.

De signalen zijn vooral belangrijk tijdens de ontwikkeling van de trabeculae, die cruciaal zijn in de vroege hartontwikkeling. Voordat het coronaire systeem zich ontwikkelt, levert trabeculae bloed door het binnenoppervlak van de hartwand te vergroten en de uitwisseling van zuurstof en voedingsstoffen tussen bloed en de hartwand te verbeteren.

Wu en het team gebruikten genetische etikettering, contact traceringstechnieken en geavanceerde beeldvorming om het bestaan ​​van de tunneling nanobuisjes in embryonale harten aan te tonen. Ze ontdekten dat de buizen zich uitstrekten over de belangrijkste lagen en hartgelei van het hart, waardoor directe verbindingen worden opgezet waarmee cellen kunnen communiceren en eiwitten kunnen overbrengen die belangrijke functies uitvoeren.

“We vonden dat TNTL’s in staat waren om signaalmoleculen, cytoplasmatische eiwitten en handel in blaasjes te transporteren, hun rol als leidingen te onderstrepen voor intercellulaire communicatie en hen essentieel te bewijzen in hartmorfogenese,” zei Wu.

“Verstoring van TNTL’s in embryonale harten resulteerde in verminderde ventriculaire wandmorfogenese, blijkt uit verlies van trabeculae en defecte myocardiale groei,” zei hij.

Wu zei dat toekomstig onderzoek de moleculaire machines zou moeten onderzoeken die TNTLS -vorming van TNTL’s regelen, de potentiële functies van eiwitoverdracht tussen myocardium en endocardium tijdens hartvorming en hoe het aanpassen of regelen van deze structuren kan leiden tot nieuwe manieren om aangeboren hartdefecten en hartfalen te behandelen.