Hur kan skadad hjärtvävnad efter en hjärtinfarkt bäst behandlas med ersättningsmuskelceller? Ett forskargrupp under överinseende av universitetet i Bonn rapporterar en innovativ metod:Muskelersättningsceller för att ta över den skadade vävnadens funktion laddas med magnetiska nanopartiklar. Dessa nanopartikel-laddade celler injiceras sedan i den skadade hjärtmuskeln och hålls på plats av en magnet, vilket får cellerna att dra sig bättre in på den befintliga vävnaden. Med hjälp av en musmodell, forskarna visar att detta leder till en betydande förbättring av hjärtfunktionen. Resultaten publiceras online i Biomaterial .

Under en hjärtinfarkt, blodproppar leder vanligtvis till ihållande cirkulationsproblem i delar av hjärtmuskeln, får hjärtmuskelcellerna att dö. Försök har gjorts att vitalisera den skadade hjärtvävnaden med ersättningsceller, även om ingen lyckades. "De flesta av cellerna trycks ut ur punkteringskanalen under injektionen på grund av pumpverkan från det slående hjärtat, " förklarar Prof. Dr. Wilhelm Röll från avdelningen för hjärtkirurgi vid universitetssjukhuset Bonn. Därför, endast ett fåtal reservceller finns kvar i hjärtmuskeln, vilket innebär att reparationen är begränsad.

Med ett tvärvetenskapligt team, Prof. Röll testade ett innovativt tillvägagångssätt för att säkerställa att de injicerade ersättningscellerna förblir på önskad plats och tränger in i hjärtvävnaden. Experimenten utfördes på möss som tidigare drabbats av hjärtinfarkt. För att bättre kunna följa hjärtmuskelersättningen, forskarna använde EGFP-uttryckande celler erhållna från fostrets mushjärtan eller musstamceller. Dessa fluorescerande muskelceller laddades med små magnetiska nanopartiklar och injicerades genom en fin kanyl i mössens skadade hjärtvävnad.

Hos några av gnagarna som behandlats på detta sätt, en magnet placerad på några millimeters avstånd från hjärtats yta såg till att en stor del av de nanopartikelladdade ersättningscellerna stannade kvar på önskad plats. "Utan magnet, ungefär en fjärdedel av de tillsatta cellerna fanns kvar i hjärtvävnaden; med en magnet, cirka 60 procent av dem stannade på plats, " rapporterar Dr. Annika Ottersbach. Tio minuter under magnetfältet var tillräckligt för att hålla en betydande andel av nanopartikelladdade muskelceller på målplatsen. Även dagar efter ingreppet, de injicerade cellerna förblev på plats och fäste sig gradvis till den befintliga vävnaden.

"Detta är förvånande, särskilt eftersom infarktvävnaden är relativt undertillförd på grund av dålig perfusion, " säger prof. Röll. Under magnetens inflytande, ersättningen dog färre muskelceller, inympade bättre och förökade sig mer. Forskarna undersökte orsakerna till den förbättrade tillväxten, fann att dessa implanterade hjärtmuskelceller packades tätare och kunde överleva bättre tack vare den mer intensiva cell-cell-interaktionen. Dessutom, genaktiviteten för många överlevnadsfunktioner, som för cellandning, var högre än utan magnet i dessa ersättningsceller.

Forskarna visade också att hjärtfunktionen förbättrades avsevärt hos möss som behandlades med nanopartikelmuskelceller i kombination med en magnet. "Efter två veckor, sju gånger så många ersättningsmuskelceller överlevde, och efter två månader, fyra gånger så många jämfört med konventionell implantationsteknik, " rapporterar prof. Röll. Med tanke på möss livslängd på maximalt två år, detta är en förvånansvärt bestående effekt.