Ο ρόλος της μηχανικής φόρτισης στην υπερτροφία και στην φλεγμονή του μυοκαρδίου
Authors: Ζεβόλης Ευάγγελος 
Published: December 2021

Εισαγωγή: Τα μυοκαρδιακά κύτταρα έχουν την ιδιότητα να ανταποκρίνονται στα μηχανικά ερεθίσματα και να προσαρμόζουν ανάλογα τις βιολογικές λειτουργίες τους. Ειδικότερα, η κυτταρική σειρά καρδιομυοβλαστών H9C2 αποτελεί ένα πολύ συχνά χρησιμοποιούμενο in vitro μοντέλο, καθώς προσφέρει τη δυνατότητα μελέτης τόσο της διαδικασίας διαφοροποίησής τους προς έναν φαινότυπο παρόμοιο με αυτόν των ώριμων μυοκαρδιακών κυττάρων, όσο και διερεύνησης των αποκρίσεών τους υπό την επίδραση μηχανικής φόρτισης in vitro. Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν να διερευνηθούν κυτταρικά γεγονότα και μοριακά μονοπάτια που επισυμβαίνουν στους καρδιομυοβλάστες H9C2 κατά τη διάρκεια της διαφοροποίησής τους και να εξεταστεί η επίδραση διαφορετικών πρωτοκόλλων μηχανικής φόρτισης των εν λόγω διαφοροποιημένων καρδιομυοβλαστών στην ενδοκυττάρια σηματοδότηση και στην έκφραση μυογεννετικών, αναβολικών, αποπτωτικών παραγόντων, καθώς και παραγόντων φλεγμονής και ατροφίας. Μέθοδοι: Καρδιομυοβλάστες H9C2 καλ-λιεργήθηκαν και διαφοροποιήθηκαν με σκοπό τον χαρακτηρισμό της διαφοροποίησης τους, ενώ αδιαφοροποίητοι καρδιομυοβλάστες H9C2 χρησιμοποιήθηκαν ως συνθήκη ελέγχου. Ακολούθως διαφοροποιημένοι καρδιομυοβλάστες H9C2 καλλιεργήθηκαν σε ελαστικές μεμβράνες και υποβλήθηκαν σε μηχανική φόρτιση χρησιμοποιώντας το σύστημα Flexcell Tension System. Κύτταρα που δεν υποβλήθηκαν σε μηχανική φόρτιση χρησιμοποιήθηκαν ως συνθήκη ελέγχου. Για να εξεταστεί ο κυτταρικός κύκλος αδιαφοροποίητων καρδιομυοβλαστών H9C2 χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος της κυτταρομετρίας ροής και ο ανοσοφθορισμός για την ανίχνευση της βαριάς αλυσίδας μυοσίνης και την μελέτη των δομικών αλλαγών που συμβαίνουν στους καρδιομυοβλάστες H9C2 κατά τη διάρκεια της διαφοροποίησής τους. Επιπρόσθετα, διερευνήθηκαν οι μεταβολές έκφρασης, σε επίπεδο mRNA και πρωτεΐνης, που επισυμβαίνουν σε ειδικούς δείκτες καρδιακού φαινότυπου, σε παράγοντες ρύθμισης του κυτταρικού κύκλου, στους μυογενετικούς παράγοντες (MRFs), στις ισομορφές του IGF-1, σε παράγοντες ατροφίας, φλεγμονής, απόπτωσης καθώς και στην ενεργοποίηση των σηματοδοτικών πρωτεϊνών Akt, Erk 1/2 και p38. Για την επίδραση της μηχανικής φόρτισης σε διαφοροποιημένα μυοκαρδιακά κύτταρα H9C2 (5η ημέρα διαφοροποίησης), διερευνήθηκαν μεταβολές σε παράγοντες που συμβάλουν στην μυογένεση (MRFs), στις ισομορφές του IGF-1, σε παράγοντες ατροφίας, φλεγμονής, απόπτωσης και στην ενεργοποίηση των σηματοδοτικών πρωτεϊνων Akt και Erk 1/2. Για τη στατιστική ανάλυση των δεδομένων χρησιμοποιήθηκε one-way ANOVA. Αποτελέσματα: Συγκριτικά με τους αδιαφοροποίητους καρδιομυοβλάστες, τα διαφοροποιημένα μυοκαρδιακά κύτταρα H9C2 (5η ημέρα διαφοροποίησης) πα-ρουσιάζουν αύξηση της έκφρασης ειδικών δεικτών καρδιακού φαινότυπου και τελικής μυϊκής διαφοροποίησης, των μυογενετικών παραγόντων και των ισομορφών του IGF-1. Ακόμα, τα διαφοροποιημένα μυοκαρδιακά κύτταρα H9C2 μετά την επίδραση πρωτοκόλλου μηχανικής φόρτισης διάρκειας 12 ωρών παρουσίασαν αύξηση στην έκφραση των ισομορφών του IGF-1 και στην ενεργοποίηση των πρωτεϊνών Akt και Εrk 1/2, ενώ παρουσίασαν μείωση στην έκφραση των παραγόντων απόπτωσης, ατροφίας και φλεγμονής συγκριτικά τόσο με την συνθήκη ελέγχου (κύτταρα στα οποία δεν εφαρμόστηκε μηχανική φόρτιση) όσο και με κύτταρα στα οποία εφαρμόστηκαν πρωτόκολλα διάρκειας 15 λεπτών και 24 ωρών. Τα πρωτόκολλα μηχανικής φόρτισης μικρής συχνότητας (0.25 Hz) και επιμήκυνσης (2%) παρουσίασαν αύξηση στην έκφραση των μυογενετικών παραγόντων, των ισομορφών του IGF-1 και αύξηση την ενεργοποίηση της Akt και της Erk1/2, με ταυτόχρονη μείωση παραγόντων απόπτωσης, ατροφίας και φλεγμονής, συγκριτικά τόσο με τη συνθήκη ελέγχου (κύτταρα στα οποία δεν εφαρμόστηκε μηχανική φόρτιση) όσο και με κύτταρα στα οποία εφαρμόστηκαν πρωτόκολλα υψηλής συχνότητας (1Hz) και μεγάλης επιμήκυνσης (12%). Συμπεράσματα: Τα ευρήματα της παρούσας μελέτης υποδηλώνουν ότι οι καρδιομυοβλάστες H9C2 εμφανίζουν φαινότυπο καρδιακής μυογένεσης κατά την 5η ημέρα διαφοροποίησής τους. Τα αποτελέσματα εφαρμογής πρωτοκόλλων μηχανικής φόρτισης σε διαφοροποιημένους καρδιομυοβλάστες H9C2 έδειξαν ότι ειδικότερα ένα πρωτόκολλο φόρτισης διάρκειας 12 ωρών μικρής συχνότητας (0.25 Ηz) και επιμήκυνσης (2%) προκαλεί τις πιο ευμενείς προσαρμογές στα εν λόγω μυοκαρδιακά κύτταρα.