Dans une étude récente publiée dans la revue Rapports cellulaires Médecineune équipe de chercheurs en Chine a utilisé un in vitro co-culture d'adipocytes, de cardiomyocytes et de neurones sympathiques pour examiner les associations indépendantes du tissu adipeux épicardique et du système nerveux sympathique avec l'arythmie cardiaque. Ils ont découvert que l’axe adipeux-neural joue un rôle important dans l’arythmogenèse.
Étude : L’axe adipeux-neural est impliqué dans les arythmies cardiaques liées au tissu adipeux épicardique. Crédit d'image : À l'intérieur de la maison créative/Shutterstock
Sommaire
Arrière-plan
Des anomalies dans la formation et la conduction des impulsions électriques dues à des anomalies électriques ou structurelles du cœur peuvent entraîner des arythmies cardiaques. Ces anomalies pourraient être soit génétiques, soit associées à des maladies cardiaques acquises. Des études ont montré que les neurones sympathiques jouent un rôle important dans la pathogenèse de l'arythmie cardiaque. L'activation de circuits électriques anormaux et les irrégularités de la repolarisation des ventricules dues à une stimulation aberrante du système nerveux sympathique ont été associées à la fibrillation ventriculaire et à la tachycardie, à la fibrillation auriculaire et même à la mort cardiaque.
Des études récentes ont également montré que le tissu adipeux épicardique est étroitement lié à la survenue d'une fibrillation auriculaire, d'une fibrillation ventriculaire et d'une tachycardie ventriculaire. De plus, comme le tissu adipeux épicardique est adjacent au myocarde sans aucun tissu séparant leur contact, les cytokines et les adipokines inflammatoires sécrétées par le tissu adipeux épicardique peuvent altérer la structure électrique et cardiaque. Cependant, on ne sait toujours pas si le tissu adipeux épicardique et les neurones sympathiques interagissent et comment leurs interactions impactent l'arythmogenèse.
À propos de l'étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont contourné les limites présentées par le manque de modèles appropriés de maladies humaines et les difficultés rencontrées pour obtenir et propager des quantités adéquates de tissu cardiaque, neuronal et adipeux en générant des cardiomyocytes, des adipocytes et des neurones sympathiques. in vitro à partir de cellules souches et établir des modèles de co-culture pour étudier les interactions entre le tissu adipeux épicardique et les neurones sympathiques et leur impact sur les cardiomyocytes.
Des échantillons de plasma ont été prélevés dans la veine périphérique et le sinus coronaire de 53 participants, constitués de témoins de santé et de patients atteints de fibrillation auriculaire paroxystique ou persistante. Du tissu adipeux épicardique a également été obtenu chez des patients présentant une fibrillation auriculaire persistante ayant subi une chirurgie à cœur ouvert.
Des cellules souches pluripotentes humaines et des cellules souches pluripotentes induites obtenues à partir de cellules souches adipeuses, de cellules souches embryonnaires humaines et de fibroblastes embryonnaires ont été utilisées pour dériver les lignées cellulaires et les cultures. Une stratégie d'induction séquentielle a été utilisée pour dériver des neurones sympathiques, où des cellules neuronales ont été obtenues à partir de cellules souches pluripotentes humaines, puis cultivées dans un milieu de différenciation.
Des cellules souches adipeuses ont été cultivées dans un milieu de différenciation adipocytaire pour effectuer la différenciation adipocytaire et obtenir du tissu adipeux épicardique. La réaction quantitative en chaîne par polymérase par transcription inverse (qRT-PCR) a été utilisée pour mesurer l’expression de marqueurs du tissu adipeux blanc, brun et beige. Un protocole de différenciation monocouche bidimensionnel a été utilisé pour dériver des cardiomyocytes à partir de cellules souches pluripotentes humaines.
De plus, une angiographie coronarienne par tomodensitométrie a été utilisée pour mesurer l'épaisseur du tissu adipeux épicardique. Dans le même temps, les méthodes échographiques ont détecté l'épaisseur du tissu adipeux sous-cutané dans diverses régions du corps, telles que le haut et le bas de l'abdomen, les cuisses latérales et avant, les triceps distaux, le mollet médial et le brachioradial.
Des modèles de co-culture cellulaire ont été établis in vitro pour simuler la relation entre les neurones sympathiques, le tissu adipeux épicardique et les cardiomyocytes, et des analyses ultrastructurales et d'immunofluorescence ont été utilisées pour étudier les interactions au sein de la co-culture.
Résultats
Les résultats ont montré que les cardiomyocytes cultivés avec du tissu adipeux épicardique et des neurones sympathiques, mais pas avec l'un ou l'autre, présentaient des anomalies électriques significatives, un phénotype arythmique et des irrégularités dans les ions calcium (Ca2+) signalisation transitoire.
En outre, l'étude a révélé que la leptine sécrétée par le tissu adipeux épicardique pourrait activer la libération du neuropeptide Y par les neurones sympathiques. On pense que ce neuropeptide se lie au récepteur Y1 des cardiomyocytes et crée des anomalies du rythme cardiaque en influençant les activités de la protéine kinase II dépendante du calcium/calmoduline ou CaMKII et de l'ion sodium (Na2+)/Californie2+ échangeur.
La leptine est une hormone qui régule divers processus, tels que la fonction neuroendocrinienne, le métabolisme, l'homéostasie et la dépense énergétique. Il module également le flux sympathique à travers les nerfs sympathiques lombaire, surrénalien et rénal, stimulant ainsi le système cardiovasculaire. L'activité sympathique de la leptine entraîne également des augmentations et des diminutions de la fréquence cardiaque et une modulation des propriétés électriques du cœur.
Cependant, les résultats ont montré que le traitement des cardiomyocytes avec la leptine ou le tissu adipeux épicardique seul ne modifiait pas les rythmes des cardiomyocytes et que la leptine avait un effet arythmogène uniquement dans une co-culture avec des neurones sympathiques. De plus, un traitement avec des anticorps neutralisants contre la leptine ou des inhibiteurs du récepteur Y1, Na2+/Californie2+ échangeur, ou CaMKII, pourrait bloquer partiellement le phénotype arythmique des cardiomyocytes.
Conclusions
Dans l’ensemble, les résultats indiquent que les interactions entre le tissu adipeux épicardique et les neurones sympathiques entraînent un phénotype arythmique dans les cardiomyocytes. L'étude a montré que ce phénotype est provoqué par la leptine sécrétée par les adipocytes qui stimule les neurones sympathiques à libérer le neuropeptide Y. Ce neuropeptide se lie au récepteur Y1 et influence l'activité du CaMKII et du Na.2+/Californie2+ échangeur, provoquant des rythmes cardiaques anormaux.
