תפקוד תקין של גוף האדם דורש זרימה קבועה של אנרגיה בצורה של אדנוזין טריפוספט (ATP). מחזור החומצה הטריקרבוקסילית (TCA), תהליך חשוב לייצור ATP במיטוכונדריה, הוא מרכז מרכזי של מטבוליטים ומבטיח איזון עדין בין תוצרי הביניים המחזוריים שלו, המכונה 'השטף המטבולי'. שטף זה נפגם בהפרעות הקשורות ללב כמו איסכמיה בשריר הלב (MI), שבהן זרימת הדם ללב מופחתת, שרירי הלב או קרדיומיוציטים מקבלים מספיק חמצן. ירידה בסינתזת ATP והתמוטטות מוגברת של גלוקוז, או "גליקוליזה", מסמנים את MI, אך קשה לתפעל את מחזור ה-TCA לאסטרטגיות טיפול.
תמצית Ginkgo biloba L. (GBE), המכילה את הרכיב הפעיל bilobalide, שימשה בדרך כלל כרפואת צמחים פופולרית בטיפול במחלות לב איסכמיות, אך מנגנון הפעולה המדויק שלה אינו ידוע. מדענים בראשותו של פרופ' ג'ינלן ז'אנג מהמכון הסיני למטריה מדיקה חשפו בהצלחה את המדע מאחורי ההשפעות המגוונות על הלב של GBE במחקר חדש. "וויסות חילוף החומרים של GBE של GBE משך את תשומת הלב שלנו מכיוון שהלב פועל ברציפות וזקוק לאנרגיה כדי להפעיל את מערכת הדם", אומר פרופ' ג'אנג.
המחקר, שפורסם ב-Journal of Pharmaceutical Analysis, חושף כיצד העברת פחמן מגליקוליזה למחזור TCA נחסמת בקרדיומיוציטים מושפעי MI. המדענים גילו ששטף ה-TCA מופרע בבירור בתאים הללו, שהעדיפו להשתמש במקורות פחמן חלופיים ולא בגלוקוז כדי לספק אספקה קבועה של אנרגיה. למרות זאת, לא ניתן היה למנוע את החסימה והפגיעה בייצור ה-ATP בתאים הפגועים. קרדיומיוציטים איסכמיים הכילו כמויות גדולות יותר של אנזימים שהמירו מקורות פחמן למטבוליטים, הן לפני ובמהלך מחזור ה-TCA, מה שעלול היה לגרום למטבוליטים להצטבר ולהפריע לשטף המטבולי, מכיוון שהם לא יכלו להיכנס למחזור עודף.
מעניין שבטיפול בתאים הפצועים עם GBE, המחברים מצאו שבילובליד יכול להגן על המיטוכונדריה ולשמור על יצירת ATP. רמות האנזים בתאים המטופלים ירדו ומנעו הצטברות מטבוליטים, הגבירו את השטף המטבולי והפחיתו את הלחץ על תאי הלב. אפנון זה של השטף המטבולי בתאים שטופלו ב-GBE שונה ממנגנונים שדווחו בעבר.
לאחר מכן הם בדקו את רקמת שריר הלב של חולדות שטופלו ב-GBE, שהראו פחות סימני נזק ל-MI מאשר דגימות רקמה לא מטופלות. הממצאים היו עקביים עם אלו של התאים שנפגעו ב-ISO, מה שמצביע על כך שבילובליד מגן על שרירי הלב.
למרות שחקר התרופות המטבוליות ב-MI צבר לאחרונה אחיזה, ההצלחה עדיין רחוקה. תוצאות הטיפול בבילובליד שהושגו במחקר זה לא רק מספקות עדויות נוספות לפתולוגיה המטבולית של MI, אלא גם מספקות השראה לטיפולים צמחיים חדשים.
"MI מהווה סיכון מרכזי לבריאות האדם ברחבי העולם והבהרת הפתופיזיולוגיה והטיפולים הטיפוליים הפוטנציאליים שלו היא חיונית", אומר פרופ' ג'אנג. "הממצאים שלנו נראים מבטיחים, ואנו מצפים לשאוב השראה מהמחקר הזה על המנגנון המטבולי והבסיס החומרי בטיפול ב-MI", היא מסכמת.
מה לקחת מהמאמר הזה:
- The tricarboxylic acid (TCA) cycle, an important ATP-producing process in the mitochondria, is a major hub of metabolites and ensures a fine balance between its cyclic intermediates, referred to as the ‘metabolic flux.
- Ischemic cardiomyocytes contained larger quantities of enzymes that converted carbon sources to metabolites, both before and during the TCA cycle, which might have caused the metabolites to accumulate and disturb the metabolic flux, since they could not enter the cycle in excess.
- The study, which was published in the Journal of Pharmaceutical Analysis, reveals how carbon transfer from glycolysis to the TCA cycle is blocked in MI-affected cardiomyocytes.
