Mokslo ir technologijų pasaulis

Oro trūkumas ar kosulys, atsirandantis gulint, kojų tinimas, svorio didėjimas dėl skysčių susilaikymo organizme, nuolatinis nuovargis ir silpnumas – tai būsenos, kurias jaučiame patys, o gal matome taip kenčiančius artimuosius… Šie klinikiniai simptomai nėra specifiški, jie gali atsirasti sergant įvairiomis ligomis, bet dažniausiai tokiu atveju diagnozuojama dilatacinė kardiomiopatija (DKMP), pasireiškianti širdies nepakankamumu. Širdies nepakankamumas – organizmo būklė, kai širdis nebepumpuoja kraujo kūnu taip efektyviai, kaip tai ji turėtų daryti. Kai širdies darbas nusilpsta, kraujas grįžta atgal į kraujagysles, sutrinka skysčių nutekėjimas. Skysčiai kaupiasi organizme, tinsta kojos, pacientui pasidaro sunku kvėpuoti.

DKMP yra labiausiai paplitęs kardiomiopatijos tipas, tai yra dažniausia širdies nepakankamumo priežastis: 100-tui tūkstančių gyventojų diagnozuojami 4-8 nauji DKMP atvejai per metus, o tai sudaro 36,5 atvejus 100-ui tūkstančių gyventojų, iš kurių pusė yra jaunesni negu 55 metų amžiaus. Net ir taikant šiuolaikinį gydymą, DKMP sergantiems pacientams dažnai prireikia širdies transplantacijos. Šio susirgimo mastai, nepalanki prognozė ir didelės gydymo išlaidos verčia ieškoti naujų diagnostikos, gydymo ir, žinoma, prevencijos metodų.

Vilniaus universiteto ir Inovatyvios medicinos centro darbuotojai, bendradarbiaudami su Heidelbergo universiteto (Vokietija) Manheimo Medicinos fakulteto mokslininkais susibūrė į kolektyvą, nagrinėjantį šios ligos atsiradimo ir eigos molekulinius mechanizmus, kurių supratimas leis naujai pažvelgti į šią ligą. Projektą „Titino ligandų MuRF ir CARP reikšmė dilatuotame miokarde" finansuoja Lietuvos mokslo taryba.

Dėl ko pavargsta širdis? DKMP etiopatogenezėje svarbus vaidmuo, manoma, tenka uždegiminiam miokardo pažeidimui - miokarditui, kurio priežastis yra virusinė infekcija. Nuo 12 iki 52 % ūmaus miokardito atvejų progresuoja į DKMP. Šis faktas patvirtina hipotezę, kad dalis DKMP yra „lėtinio miokardito“ pasekmė, o ligos progresavimą, matyt, lemia virusinė infekcija ir imuninės sistemos hiperaktyvacija. Lėtinę miokardo disfunkciją virusai gali sukelti per citopatinius poveikius, sukeldami miocitų miofibrinolizę ir apoptozę; skatindami autoimuninius procesus miokarde, kai susidaro antikūnai prieš β-receptorius ir kontraktilinius baltymus bei sukeldami miokardo uždegimą per citokinų ir komplemento sistemą. Šių procesų patofiziologiniai mechanizmai yra mažai ištyrinėti, egzistuoja pavieniai ir gana prieštaringi duomenys.

Didžioji dalis įžvalgų apie molekulinius DKMP išsivystymo ir progresavimo mechanizmus kyla tyrinėjant gyvūnų modelius. Šiame darbe taip pat buvo naudotas gyvūnų modelis - bandomosios Balb/c linijos pelės, kurias imunizavus potencialiais ligos sukėlėjais buvo gauti eksperimentiniai modeliai in vivo, imituojantys miokarditą ir postmiokardinę DKMP. Ligos indukavimui buvo panaudotas miozinas (autoimuninės reakcijos modelis, šiuose eksperimentuose naudotas kaip teigiama kontrolė) ir parvoviruso B19 VP1 kapsidės baltymo unikalus regionas (VP1u), vykdytojų sukonstruotas iš šio viruso kapsidės baltymų (iki šiol aprašytuose tyrimuose buvo naudoti tik trumpi parvoviruso peptidai, tačiau manytume, kad parvoviruso B19 VP1u turėtų tiksliau imituoti klinikinę DKMP etiologiją, nes šis regionas pasižymi didžiausiu B19 viruso imunogeniškumu). Parvovirusas B19 yra dažnai aptinkamas DKMP pacientų miokarde, tačiau šio viruso įtaka miokardui yra labai įvairiai interpretuojama: nuo nespecifinio miokardo pažeidimo žymens iki automimunį atsaką išaukiančio ir taip DKMP sukeliančio veiksnio funkcijos.

Vykdant projekto veiklas buvo sekama imunizuotų gyvūnų bendra fizinė būklė, ypatingas dėmesys buvo skiriamas širdies veiklai: telemetriniu metodu registruota elektrokardiograma, prieš tai gyvūnams po oda implantavus širdies darbą registruojančius jutiklius, atlikta širdelės echograma, gyvūnų sveikata vertinta pagal jų savanorišką pajėgumą bėgti ratelyje. Baigus eksperimentą ir eutanazavus gyvūnus atlikti išsamūs širdies ir plaučių histologiniai ir molekuliniai tyrimai.

Gauti duomenys parodė, kad parvoviruso B19 VP1u yra pakankamas veiksnys, galintis sukelti Balb/c linijos pelių širdies pažeidimą. Fenotipiškai pelių organizme šis pažeidimas pasireiškė skilvelio sistolinio ir diastolinio diametro didėjimu bei mažėjančia išmetimo frakcija. Stebėti kairiojo skilvelio funkcijos ir geometrijos pokyčiai atitiko DKMP fenotipą. Echokardiografiniai duomenys sutapo su histologiniais miokardo pokyčiais: praėjus 69 dienoms po imunizacijos miozinu (teigiama kontrolė) ir VP1u (eksperimentinė grupė), miokardo histologinius preparatus dažant specifiniu dažu tiek miozinu, tiek ir VP1u imunizuotų pelių širdelių histologiniuose preparatuose stebėta statistiškai reikšmingai padidėjusi širdies fibrozė, pasireiškianti daugybiniais klasteriais, sudarytais iš storų ir plonų kolageno skaidulų. Eksperimentinės grupės VP1u imunizuotų pelių širdyse fibroziniai židiniai išsidėstė aplink kraujagysles ir imitavo hipertenzinės kardiomiopatijos vaizdą. Tokių židinių nebuvo matyti kontrolinės fosfatiniu buferiniu tirpalu (FBT) imunizuotos grupės pelių širdies histologiniuose preparatuose (1 pav.).

Atlikta genų ekspresijos analizė DNR mikrogardelių metodu parodė, kad tiek eksperimentinės, tiek ir teigiamos kontrolės gyvūnų grupės širdyse aptinkama padidėjusi genų, susijusių su humoraliniu ir ląsteliniu imunitetu, ekspresija lyginant su neigiama kontrole (imunizacija FB). Taip pat, lyginant miozinu ir VP1u imunizuotų gyvūnų grupes pastebėti genų raiškos skirtumai, kurie gali reikšti skirtingus širdies raumens pažeidimo mechanizmus.

Darbo rezultatai demonstruoija, kad pelių organizme parvoviruso B19 kapsidės baltymo VP1 unikalus regionas sukėlė pelių širdies pažeidimus ir bendrą organizmo būklės pablogėjimą, kuris įvairiais aspektais atitinka DKMP. Tai reiškia, kad panaudojant parvoviruso B19 baltymines struktūras gali būti sukurtas dilatacinės kardiomiopatijos indukuotas modelis. Lyginant miozinu ir VP1u imunizuotų gyvūnų fiziologinius ir histocheminius rezultatus galima daryti prielaidas, kad DKMP ligos etiologijoje dalyvauja du procesai: parvoviruso B19 nulemtas citopatinis efektas bei jo inicijuotas autoimuninis atsakas.

Sukurtas modelis gali būti naudojamas ateities darbuose, šią ligą nagrinėjant įvairiais aspektais – tiriant jos mechanizmus, eigą, parenkant gydymą, ieškant naujų vaistų.

Virginija Bukelskienė, Egidijus Šimoliūnas
Vilniaus universiteto Biochemijos institutas

Darbas atliktas vykdant Lietuvos mokslo tarybos finansuojamą Mokslininkų grupių projektą „Titino ligandų MuRF ir CARP reikšmė dilatuotame miokarde", reg. Nr. MIP-14205, 2013-11-04; Sut. Nr. MIP-011/2014; projekto vadovė prof. Virginija Grabauskienė, Vilniaus universitetas, Medicinos fakultetas.