Can the human heart repair itself after a heart attack?

The heart has a limited, natural capacity to grow new muscle cells post-infarction, confirmed for the first time in human tissue by this study. The regeneration occurs through cardiomyocyte mitosis. However, the new cells produced are far too few to replace the muscle lost during a major attack, so the response exists but is functionally insufficient on its own.

Why can't doctors already fix heart failure?

Heart failure results from irreversible muscle loss. The heart compensates by working harder, which eventually fails. A heart transplant is the only cure, and donor organ supply is severely limited — roughly 144,000 Australians live with heart failure against approximately 115 transplants performed each year.

What did this heart study do differently from previous research?

Previous cardiac studies used post-mortem tissue, losing active molecular signals. This team collected tissue from living bypass surgery patients and preserved it in liquid nitrogen within fifteen minutes, capturing cell division activity that post-mortem sampling misses.

How long until a heart regeneration treatment is available?

There is no clinical treatment yet. The team identified proteins linked to cardiomyocyte division as drug targets, and the living tissue model is now a tool for testing compounds. Clinical translation from this type of foundational finding typically takes years of further research.

Cơ tim mọc lại sau cơn đau tim — lần đầu tiên được xác nhận ở người

Một cơn nhồi máu cơ tim phá hủy trung bình khoảng một phần ba tế bào cơ ở các buồng tim bị ảnh hưởng. Sự mất mát đó từ trước đến nay vẫn được coi là vĩnh viễn. Cơ tim, không giống như gan hay da, được cho là hầu như không có khả năng thay thế những gì mà một tổn thương lớn gây ra. Sẹo hình thành trên mô tim bị tổn thương từng được xem là chương cuối của câu chuyện.

Hóa ra còn một chương khác. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Sydney, làm việc với mô tim sống lấy từ bệnh nhân trong quá trình phẫu thuật bắc cầu, đã xác nhận điều trước đây chỉ từng thấy ở chuột: sau cơn nhồi máu cơ tim, tim người bắt đầu sản sinh các tế bào cơ mới.

Phát hiện này không có nghĩa là tim tự chữa lành. Phản ứng tái sinh quá nhỏ để bù đắp quy mô tổn thương. Nhưng việc chứng minh được khả năng này tồn tại đã thay đổi những gì các nhà nghiên cứu có thể nhắm đến – và nâng lên khả năng rằng một liệu pháp nào đó một ngày có thể khuếch đại những gì tim vốn đã cố gắng làm.

Cách họ đo lường điều này

Khó khăn trong việc nghiên cứu mô tim người luôn là vấn đề về thời điểm. Khi một mẫu tử thi đến phòng thí nghiệm, các tín hiệu phân tử của sự phân chia tế bào đang hoạt động đã phần lớn tiêu biến. Tiến sĩ Robert Hume, tác giả đầu tiên của nghiên cứu và là nhà nghiên cứu tại Viện Nghiên cứu Tim và Phổi Ứng dụng Baird, đã giúp giải quyết vấn đề này bằng cách phát triển một phương pháp lấy mẫu thu thập mô từ bệnh nhân còn sống.

Các bệnh nhân đồng ý tham gia, đang trải qua phẫu thuật bắc cầu tại Bệnh viện Hoàng tử Alfred ở Sydney, đã đồng ý để lấy các mẫu mô nhỏ từ cả vùng tổn thương và vùng không tổn thương của tim trong quá trình phẫu thuật. Các mẫu được bảo quản trong vòng mười lăm phút bằng nitơ lỏng, giúp khóa hoạt động sinh học tại chỗ. Mức độ trung thực đó, không thể có được với vật liệu tử thi, đã cho phép nhóm nghiên cứu phát hiện ra điều mà các nghiên cứu trước đây đã bỏ lỡ: sự gia tăng có ý nghĩa thống kê trong quá trình nguyên phân của tế bào cơ tim — quá trình tế bào cơ phân chia và sinh sản — trong tim của những bệnh nhân từng bị nhồi máu.

“Chúng tôi đã có thể chứng minh sự gia tăng có ý nghĩa thống kê trong nguyên phân tế bào cơ tim ở tim người bị nhồi máu,” Tiến sĩ Hume nhận xét. Các nhà khoa học trước đây đã quan sát thấy hiệu ứng tương tự ở chuột. Đây là lần đầu tiên nó được ghi nhận trực tiếp trong mô người.

Nhồi máu cơ tim thực sự phá hủy những gì

Quy mô của vấn đề giải thích tại sao phát hiện này lại quan trọng ngay cả khi tín hiệu tái sinh còn khiêm tốn. Một cơn nhồi máu cơ tim nghiêm trọng có thể loại bỏ tới một tỷ tế bào cơ tim — những tế bào mà tim dựa vào để đập và điều phối thời gian giữa các buồng tim. Phần cơ sống sót phải bù đắp, thường bằng cách giãn ra. Qua nhiều năm, sự bù đắp đó thất bại. Tim to ra, yếu đi, và khả năng bơm máu đi khắp cơ thể suy giảm.

Điểm cuối đó là suy tim, và nó không có cách khắc phục đơn giản. Riêng Úc có khoảng 144.000 người sống chung với tình trạng này. Ghép tạng hiện là phương pháp điều trị dứt điểm duy nhất, và nước này thực hiện khoảng 115 ca như vậy mỗi năm. Khoảng cách giữa nhu cầu và nguồn cung không thể thu hẹp chỉ bằng phẫu thuật.

Bệnh tim mạch vẫn là nguyên nhân gây tử vong hàng đầu trên thế giới. Bất kỳ liệu pháp nào thay đổi tỷ lệ sống sót sau một cơn nhồi máu cơ tim — dù chỉ khiêm tốn — sẽ chạm tới một dân số hàng chục triệu người.

Tại sao điều này chưa giải quyết được câu hỏi

Phản ứng tái sinh tự nhiên của tim, theo hiểu biết hiện tại, không thể theo kịp chấn thương gây ra nó. Cái chết tế bào do một cơn nhồi máu lớn gây ra vượt xa số lượng tế bào cơ tim mới mà tim tạo ra để đáp ứng. Tiến sĩ Hume đã thừa nhận điều này trực tiếp: phản ứng tái sinh, dù có thật, nhưng không đủ để ngăn tim bị để lại sẹo.

Cũng có một câu hỏi về cơ chế mà lĩnh vực này chưa giải quyết triệt để. Nghiên cứu liên quan trên tim người suy yếu đã phát hiện ra rằng nhiều sự kiện nhân đôi DNA trong tế bào cơ tim liên quan đến hiện tượng đa bội — tế bào tích lũy thêm bản sao của bộ gen mà không thực sự phân chia — và đa nhân, thay vì phân chia nguyên phân tiêu chuẩn. Việc tách biệt sự tăng sinh thực sự khỏi các quá trình liên quan nhưng riêng biệt này là một phần của thách thức kỹ thuật mà mô hình mô tim sống của nhóm Sydney hiện có thể giải quyết.

Nghiên cứu cũng dựa trên một nhóm bệnh nhân cụ thể — những người đã trải qua phẫu thuật bắc cầu — có thể không đại diện cho toàn bộ phổ bệnh nhân nhồi máu cơ tim. Các nghiên cứu lớn hơn, đa dạng hơn sẽ cần thiết để hiểu tín hiệu tái sinh này xuất hiện một cách nhất quán như thế nào và liệu nó có khác biệt ở bệnh nhân trẻ hơn, những người có kích thước nhồi máu khác nhau, hoặc những người được điều trị sớm so với muộn hay không.

Các protein gợi ý điều gì tiếp theo

Nhóm nghiên cứu cũng xác định được một số protein trong mô người trước đây từng được liên kết với tái sinh tim ở chuột. Những protein đó mang lại manh mối sớm cụ thể nhất cho phát triển liệu pháp. Nếu chúng là các công tắc phân tử kích hoạt sự phân chia tế bào cơ tim để đáp ứng với chấn thương, chúng trở thành mục tiêu — những thứ mà một loại thuốc có thể kích hoạt hoặc khuếch đại.

Giáo sư Sean Lal, tác giả chính của nghiên cứu và là bác sĩ tim mạch suy tim tại Bệnh viện Hoàng tử Alfred, đã mô tả những gì nhóm nghiên cứu đang hướng tới: “Cuối cùng, mục tiêu là sử dụng khám phá này để tạo ra các tế bào tim mới có thể đảo ngược suy tim. Sử dụng các mô hình mô tim người sống trong công việc của chúng tôi có nghĩa là chúng tôi sẽ có dữ liệu chính xác và đáng tin cậy hơn để phát triển các liệu pháp mới cho bệnh tim.”

Bản thân mô hình mô sống giờ đây là một công cụ nghiên cứu độc lập với kết quả đơn lẻ này. Bởi vì nó bảo tồn trạng thái phân tử của tim tại thời điểm phẫu thuật, nó có thể được sử dụng để thử nghiệm các hợp chất có thể thúc đẩy phân chia tế bào — mà không cần một người nào khác phải lên cơn đau tim trước.

Các câu hỏi thường gặp về tái sinh tim

Tim người có thể tự sửa chữa sau cơn nhồi máu cơ tim không?

Tim có khả năng tự nhiên hạn chế để phát triển các tế bào cơ mới sau nhồi máu, như nghiên cứu này xác nhận lần đầu tiên trên mô người. Sự tái sinh xảy ra thông qua nguyên phân tế bào cơ tim — phân chia tế bào. Số lượng tế bào mới được tạo ra quá nhỏ để thay thế cơ bị mất trong một cơn nhồi máu lớn, do đó phản ứng sửa chữa của tim tồn tại nhưng về mặt chức năng là không đủ một mình.

Tại sao các bác sĩ chưa thể chữa khỏi suy tim?

Suy tim là kết quả của sự mất cơ không thể phục hồi: tim bù đắp cho các vùng yếu bằng cách làm việc nặng hơn, điều này cuối cùng thất bại. Ghép tim là phương pháp chữa khỏi duy nhất, và nguồn cung cấp nội tạng hiến tặng bị hạn chế nghiêm trọng. Khoảng 144.000 người Úc sống chung với suy tim trong khi chỉ có khoảng 115 ca ghép được thực hiện mỗi năm. Khoảng cách giữa bệnh nhân và nội tạng có sẵn thúc đẩy việc tìm kiếm các liệu pháp có thể tái tạo cơ bị tổn thương.

Nghiên cứu này đã làm gì khác so với các nghiên cứu trước đây?

Các nghiên cứu trước đây về tái sinh tim sử dụng mô tử thi. Vào thời điểm các mẫu đó đến phòng thí nghiệm, các tín hiệu phân tử của sự phân chia tế bào đã phai nhạt. Nhóm Sydney đã thu thập mô từ bệnh nhân sống trong quá trình phẫu thuật bắc cầu và bảo quản nó trong vòng mười lăm phút bằng nitơ lỏng. Cách tiếp cận đó đã thu được các quá trình sinh học đang hoạt động mà việc lấy mẫu tử thi bỏ lỡ — bao gồm tín hiệu phân chia tế bào là phát hiện trung tâm của nghiên cứu.

Bao lâu nữa mới có phương pháp điều trị?

Chưa có phương pháp điều trị lâm sàng nào dựa trên phát hiện này. Nhóm nghiên cứu đã xác định các protein có thể điều chỉnh sự phân chia tế bào cơ tim, và chúng hiện là mục tiêu cho phát triển thuốc. Ý nghĩa của công trình này là nó mở ra một hướng điều trị trước đây được coi là đã đóng: tim người trưởng thành có thể tạo ra cơ mới, và các nhà nghiên cứu hiện có một công cụ để nghiên cứu cách làm cho nó thực hiện điều đó ở quy mô hữu ích.

Giai đoạn tiếp theo của nghiên cứu sẽ cố gắng xác định protein nào có thể được khuếch đại trong mô hình mô sống, và liệu việc làm đó có làm tăng tốc độ phân chia tế bào lên mức có thể thực tế bù đắp được tổn thương nhồi máu hay không.

Thẻ: biology, cardiac regeneration, cardiology, cardiomyocyte, heart attack, heart failure