Chemiczna burza 

Podczas zawału fragment mięśnia sercowego zostaje odcięty od dopływu tlenu. Komórki przechodzą wtedy w tryb awaryjny. Ich metabolizm zwalnia, produkcja energii spada, a mitochondria, czyli maleńkie „elektrownie” komórkowe, zaczynają działać niestabilnie. 

W momencie, gdy przepływ krwi zostaje przywrócony, na przykład podczas angioplastyki, do komórek wraca tlen. Wydawałoby się, że to dobra wiadomość. W rzeczywistości jednak w komórkach powstaje wtedy duża ilość reaktywnych form tlenu, czyli bardzo agresywnych chemicznie cząsteczek. To zjawisko nazywa się stresem oksydacyjnym. Proces ten można porównać do sytuacji w sieci energetycznej - po długiej przerwie w dostawie prądu nagłe przywrócenie napięcia powoduje przepięcia, które niszczą część instalacji. W komórkach serca podobna rolę odgrywają właśnie reaktywne formy tlenu. 

Jak wyjaśnia prof. Iwona Bil-Lula, autorek badania  

W naszej pracy na modelu ex vivo serca szczura poddanego niedokrwieniu i reperfuzji  wykazano, że aktywacja mitochondrialnej izoformy NTT-MMP-2 w tych warunkach prowadzi do nasilenia stresu oksydacyjnego, dysfunkcji mitochindriów oraz aktywacji szlaków apoptotycznych w kardiomiocytach, co skutkowało uszkodzeniem i pogorszeniem funkcji mechanicznej serca. 

Paradoks interleukiny

Eksperyment przyniósł jednak także zaskakującą obserwację. Po zahamowaniu MMP-2 wzrósł poziom interleukiny-6 - czasteczki sygnałowej należącej do grupy cytokin, które odgrywają kluczową rolę w komunikacji między komórkami układu odpornościowego. Na pierwszy rzut oka mogłoby się wydawać, że jest to efekt niepożądany. Interleukina-6 bywa bowiem często kojarzona z procesami zapalnymi i w wielu chorobach, od infekcji po choroby autoimmunologiczne jej podwyższony poziom jest oznaką aktywacji reakcji zapalnej. 

Ale w biologii rzadko coś jest tak proste. Coraz więcej badań pokazuje, że IL-6 jest cząsteczką o podwójnej naturze. W zależności od kontekstu biologicznego, czasu działania i rodzaju komórek może zarówno nasilać stan zapalny, jak i uruchamiać mechanizmy ochronne. W przypadku niedokrwienia serca jej rola okazuje się szczególnie złożona. 

Jak wyjaśnia prof. Bil-Lula:  

Interleukina-6 jest cytokiną o złożonym działaniu – oprócz funkcji prozapalnych może również aktywować szlaki sygnałowe o charakterze ochronnym, m.in. związane z przeżyciem komórek i adaptacją do stresu oksydacyjnego. 

W analizowanym eksperymencie wzrost poziomu IL-6 pojawił się właśnie w momencie, gdy zahamowanie MMP-2 zaczęło ograniczać uszkodzenia komórek serca. Co więcej, zwiększona ekspresja tej cytokiny była związana z mniejszym stopniem uszkodzenia mięśnia sercowego oraz lepszą funkcją mechaniczną serca po reperfuzji. Oznacza to, że komórki serca, które zostały częściowo ochronione przed działaniem NTT-MMP-2, mogły jednocześnie uruchomić dodatkowe mechanizmy adaptacyjne. 

Zatem wzrost ekspresji IL-6 po podaniu siRNA może odzwierciedlać mechanizm kompensacyjny mający na celu kardioprotekcję” – podsumowuje badaczka. 

Z biologicznego punktu widzenia taki mechanizm nie jest zaskakujący. Interleukina-6 może aktywować szereg szlaków sygnałowych, które wspierają przetrwanie komórek w warunkach silnego stresu. W krótkim okresie po epizodzie niedokrwienia potrafi między innymi stabilizować funkcję mitochondriów, ograniczać procesy apoptotyczne i wzmacniać adaptację komórek do stresu oksydacyjnego. Dzięki temu komórki mają większą szansę przetrwać moment gwałtownego powrotu tlenu, który normalnie uruchamia kaskadę uszkodzeń. 

W badaniu wzrost IL-6 był więc powiązany z mniejszym uszkodzeniem serca i lepszą funkcją mechaniczną mięśnia sercowego. Możliwe zatem, że obserwowany efekt jest elementem naturalnej, kompensacyjnej odpowiedzi komórek swego rodzaju biologicznego „systemu ratunkowego”, który uruchamia się wtedy, gdy komórki próbują przetrwać okres ekstremalnego stresu.