Thymosin β4 (timbetazin): kardioprotektivní a anti-aging potenciál

Hlavní článek o TB-500 (43aa)

Popis možných účinků látky na základě literatury. (Nejedná se o popis výrobku, zřeknutí se odpovědnosti je uvedeno na konci stránky)

Thymosin β4 (Tβ4), známý také jako timbetasin, je malý protein, který se přirozeně tvoří v těle. Skládá se ze 43 aminokyselin a v současné době získává na popularitě jako účinný, všestranný terapeutický prostředek. V srdci podporuje Tβ4 hojivé procesy několika důležitými způsoby: aktivuje opravné programy v rané fázi života (vývoje), pomáhá buňkám vystýlajícím srdce a cévy k větší pružnosti, snižuje škodlivý oxidační stres a zánět a zabraňuje hromadění jizevnaté tkáně (fibróze).

První studie na embryích i dospělých zvířatech ukázaly, že podávání Tβ4 může "probudit" opravné signály, které jsou normálně aktivní pouze během vývoje. To vede ke ztluštění srdeční výstelky (ulcerace), zvýšení počtu hojících se buněk, lepšímu růstu cév a lepšímu přežívání buněk myokardu, a to i bez infarktu myokardu. Tβ4 byl testován jako terapeutický prostředek v několika laboratorních (preklinických) studiích a studiích na zvířatech. Ať už je podáván intravenózně nebo ve formě náplasti s pomalým uvolňováním, Tβ4 zlepšuje srdeční funkci a zvyšuje počet malých cév po infarktu myokardu.

Thymosin β4 napomáhá hojení srdce reaktivací embryonálních programů. Studie na myších embryích ukázaly, že je přirozeně aktivní během raného vývoje srdce, kde pomáhá srdečním buňkám růst a přežívat [1]. U dospělých myší se zablokovanými koronárními tepnami (model infarktu myokardu) zlepšilo intravenózní podávání thymosinu β4 srdeční funkci, pomohlo srdečním buňkám přežít a zvýšilo růst nových cév. Zajímavé je, že i u zdravých srdcí dospělých jedinců bez poškození vyvolaly injekce thymosinu β4 strukturální a molekulární změny ve vnější vrstvě srdce (amniové membráně), které se podobaly změnám pozorovaným během vývoje. Ty zahrnovaly aktivaci některých buněk podobných kmenovým buňkám a začlenění genů, které se normálně vyskytují pouze během tvorby srdce. K těmto účinkům došlo bez nedostatku kyslíku, což znamená, že samotný thymosin β4 může aktivovat přirozené opravné systémy těla. Na základě těchto výsledků se thymosin β4 jeví jako slibný pro léčbu poškození tkání souvisejících s věkem a regeneraci srdeční tkáně.

Thymosin β4 podporuje obnovu srdce a cév po poškození. Shrivastava a další. (2010) zdůraznili schopnost thymosinu β4 chránit srdeční buňky po poranění, podporovat růst nových cév a stimulovat vlastní kmenové buňky srdce [2]. I bez poranění způsobil ztluštění epikardu a zvýšil populaci srdečních progenitorových buněk a cév. To znamená, že jeho terapeutický účinek není jen reakcí na poranění. Je to první molekula, u které bylo prokázáno, že po injekčním podání do krevního oběhu aktivuje obnovu myokardu a cév, což z ní činí slibný prostředek pro léčbu srdečních onemocnění způsobených nízkou hladinou kyslíku.

Aby thymosin β4 mohl lépe působit v místech poškození srdce, Huang a další. (2017) vytvořili nanočástice označené malým peptidem CREKA, který se váže na krevní sraženiny v poškozené srdeční tkáni [3]. Tyto modifikované molekuly (CNP-Tβ4) přenášely thymosin β4 přímo do poškozených oblastí. V laboratorních testech se vázaly na fibrinové sraženiny mnohem lépe než necílené verze. U živých myší s poškozeným srdcem se cílený thymosin β4 dostal do poškozené tkáně účinněji, zůstal tam déle a pomohl opravit srdce lépe než necílené formy. Tyto výsledky ukazují, že cílení thymosinu β4 specificky na místa poškození může zlepšit jeho terapeutické vlastnosti.

V jiné studii Spurney a další. (2010) testovali thymosin β4 na myším modelu Duchennovy svalové dystrofie (tzv. mouse mdx), aby se zjistilo, zda může pomoci regeneraci svalů a zlepšit jejich sílu [4]. Myší samice mdx a zdravé kontrolní myši dostávaly injekce thymosinu β4 (150 μg, dvakrát týdně) po dobu šesti měsíců, přičemž byly vystaveny cvičení, které zhoršovalo příznaky. Thymosin β4 byl zjištěn v regenerujících svalových vláknech a zvýšil počet nových svalových buněk, což ukazuje, že pomáhal tkáním se obnovovat. Tyto přínosy se však neprojevily v posílení svalů nebo zlepšení srdeční funkce a nedošlo ani ke snížení jizvení. Ačkoli tedy zlepšil vzhled tkání pod mikroskopem, nevedl v tomto dlouhodobém experimentu při použité dávce a schématu k funkčnímu zlepšení.

Thymosin β4 zvyšuje účinek léčby kmenovými buňkami po infarktu myokardu. Ye et al (2013) zkoumali, zda thymosin β4 ve formě s prodlouženým uvolňováním může zvýšit účinnost prasečích mezenchymálních kmenových buněk (sMSC), když byly obě látky podávány prostřednictvím fibrinové náplasti u potkanů po infarktu myokardu (infarkt myokardu) [5]. V laboratorních pokusech v podmínkách s nízkým obsahem kyslíku chránilo přidání 1 µg/ml thymosinu β4 buňky tím, že snižovalo markery buněčné smrti, jako je únik laktátdehydrogenázy, TUNEL-pozitivní buňky a aktivita kaspázy-8. Rovněž zvyšovalo hladinu Bcl-xL, proteinu, který pomáhá buňkám přežít. U živých zvířat měla skupina, která dostávala jak sMSC, tak thymosin β4, po 4 týdnech výrazně lepší srdeční funkci s ejekční frakcí levé komory (LVEF) 51,7% a frakčním zkrácením 26,7%. Poškozená srdeční stěna byla také výrazně silnější, dvakrát silnější než u neléčených zvířat. To pomohlo kmenovým buňkám přežít a zůstat v srdci déle, podpořilo růst nových cév a přilákalo přirozené srdeční kmenové buňky (c-Kit⁺ ) do poškozené oblasti [5].

Zajímavé je, že thymosin β4 restartuje programy obnovy srdce pozorované během vývoje. Smart et al. (2007) zjistili, že thymosin β4 hraje důležitou roli během embryonálního vývoje srdce, zejména při výstavbě srdečních cév [6]. Děje se tak podporou migrace epikardiálních buněk (EPDC) a jejich přeměny na buňky hladké svaloviny a endotelu. V dospělém srdci myokard vylučuje thymosin β4, který pak reaktivuje neaktivní epikard. To způsobuje pohyb a přeměnu epikardinem značených buněk na další podpůrné buňky, včetně fibroblastů a cévních buněk ( ). Tyto účinky byly pozorovány jak na tkáňových kulturách, tak u živých zvířat. Působí tak, že mění vnitřní strukturu buňky a obnovuje schopnost EPDC měnit se a migrovat. To podporuje přežívání srdečních buněk, růst nových cév a celkovou reparaci myokardu po poranění [6].

Kromě toho thymosin β4 chrání srdeční fibroblasty před oxidativním poškozením. Ve studii s použitím srdečních fibroblastů z novorozených potkanů vystavených peroxidu vodíku (zdroji oxidačního stresu) Kumar a Gupta (2011) prokázali, že snižuje množství škodlivých reaktivních forem kyslíku (ROS) uvnitř buněk [7]. Zvýšila také hladinu ochranných enzymů, jako je Cu/Zn-superoxiddismutáza (SOD) a kataláza, snížila poměr Bax/Bcl-2 (což svědčí o snížení buněčné smrti) a snížila expresi genů souvisejících s fibrózou (CTGF, kolagen I a III). Když byly tyto enzymy záměrně umlčeny pomocí siRNA, buňky se staly náchylnějšími ke smrti, ale thymosin β4 je nadále chránil. To ukazuje, že tymosin β4 má více způsobů, jak chránit srdeční fibroblasty před oxidativním stresem a zastavit škodlivé procesy fibrózy.

Thymosin β4 chrání buňky srdečního svalu před oxidativním stresem. Wei et al (2012) studovali myokardiální buňky novorozených potkanů a zjistili, že snižuje hladinu ROS a zvyšuje expresi mRNA i proteinu Cu/Zn-SOD a katalázy [8]. Zvýšila také hladiny proteinů přežití, jako je Bcl-2, a zároveň snížila poměr Bax/Bcl-2, který podporuje buněčnou smrt. Zároveň zvýšil aktivitu protizánětlivých genů. I když byly ochranné enzymy Cu/Zn-SOD a kataláza zablokovány, thymosin β4 stále zabraňoval buněčné smrti, což dokazuje, že k ochraně srdečních buněk před poškozením využívá více překrývajících se strategií.

Kromě toho thymosin β4 podporuje srdeční hojení a zabraňuje jizvení mnoha způsoby. Gupta et al (2012) zjistili, že zlepšuje zdraví srdce tím, že působí současně na několik biologických drah [9]. V laboratorních studiích i na živých modelech srdečního poškození pomohl obnovit srdeční funkci, snížit zánět a omezit jizvení (fibrózu). Jednou z klíčových drah, které aktivoval, je PI3K/Akt, o níž je známo, že podporuje přežití buněk a obnovu tkání. Thymosin β4 také podporoval proteinový komplex zvaný ILK-Pinch-Parvin, který pomáhá buňkám udržovat strukturální stabilitu, a blokoval NF-κB, molekulu způsobující zánět, a také geny zodpovědné za nadměrnou tvorbu kolagenu, což je hlavní příčina jizvení srdce. V podpůrných srdečních buňkách, tzv. fibroblastech, snižoval škodlivé molekuly zvané reaktivní formy kyslíku (ROS), posiloval přirozené antioxidační enzymy, jako je Cu/Zn-superoxiddismutáza (SOD) a kataláza, a podporoval expresi genů, které pomáhají buňkám přežít. Zároveň potlačoval geny zodpovědné za tuhost tkání a fibrózu.

Thymosin β4 snižuje tvorbu jizev a zlepšuje růst cév. Cavasin (2006) podal přehled laboratorních studií a studií na zvířatech, které ukazují, že pomáhá buňkám srdečního svalu přežít a pohybovat se, zatímco jeho aktivní fragment, Ac-SDKP, snižuje jizvení (fibrózu) srdce u potkanů s vysokým krevním tlakem a snižuje zánět a jizvení po infarktu myokardu u jiných modelů [10]. Ac-SDKP také pomáhal tvořit nové cévy a snižoval riziko prasknutí srdeční stěny po infarktu myokardu u myší. Tyto přínosy, jako je menší zánět, menší jizvení, lepší průtok krve a silnější myokard, společně naznačují, že tyto sloučeniny mohou zabránit dlouhodobému poškození po infarktu myokardu. V přehledu se však uvádí, že je stále zapotřebí provést studie na lidech.

Výzkum prokázal méně srdečních ruptur a lepší funkci srdce po léčbě thymosinem β4. U myší, které prodělaly srdeční infarkt, Peng et al. (2014) podávali thymosin β4 pomocí malé pumpy umístěné pod kůží [11]. Léčba trvala jeden až pět týdnů. Snížil se počet ruptur myokardu, zmírnil se zánět, snížil se počet odumírajících srdečních buněk a zlepšila se struktura srdce. Po pěti týdnech také zvýšila růst malých cév a vedla ke zlepšení čerpací síly srdce. Tyto výsledky ukazují, že thymosin β4 dokáže snížit poškození i podpořit hojení po infarktu myokardu. Kromě toho thymosin β4 aktivuje růst cév z epikardu. Smart et al (2010) se zaměřili na to, jak působí na vnější vrstvu srdce, tzv. epikard [12]. Za normálních okolností má srdce omezenou schopnost tvořit nové cévy po poranění. Při použití thymosinu β4 však epikard vytvořil více cév, které se dobře propojily se srdečním oběhem, zejména po infarktu myokardu. Stalo se tak proto, že buňky epikardu byly thymosinem β4 přeprogramovány na buňky tvořící cévy. Tyto výsledky ukazují, že stimulací epikardiálních buněk lze aktivovat vlastní reparační systém srdce.

Hinkel et al (2018) navíc v rozsáhlém přehledu prokázali, že zlepšuje růst cév a funkci srdce u zvířat s onemocněním srdce, včetně myší a prasat [13]. U prasat s cukrovkou nebo vysokou hladinou cholesterolu genová terapie thymosinem β4 rovněž zlepšila průtok krve a funkci srdce. Působil tak, že podporoval přežívání a funkci srdečních buněk a cév, snižoval zánět a podporoval regeneraci. Přehled potvrdil, že genová terapie thymosinem β4 je slibnou dlouhodobou léčbou srdečních onemocnění. Thymosin β4 napomáhá hojení srdce tím, že kontroluje zánět a snižuje jizvení po srdečním infarktu. Vědci zjistili, že oxidovaná forma thymosinu β4, nazývaná Tβ4-sulfoxid (Tβ4-SO), pomáhá srdci a dalším tkáním při hojení tím, že kontroluje zánět a minimalizuje jizvení [14]. To bylo testováno na poškozených ploutvích a srdcích zebřiček, myších modelech poškození srdce a kultivovaných lidských imunitních buňkách v laboratoři. U zebřiček působil Tβ4-SO po signálech peroxidu vodíku (H₂O₂) vyvolaných poraněním, aby pomohl odstranit imunitní buňky (makrofágy) z rány. Odstranění makrofágů urychlilo hojení. U myší s poraněním srdce to snížilo počet makrofágů v srdci, podpořilo lepší hojení tkáně a vedlo k menším jizvám, což naznačuje méně dlouhodobého zánětu, který obvykle vede k fibróze. V laboratorních testech s lidskými T-lymfocyty a monocyty Tβ4-SO snížil zánětlivé signály, jako je interferon gama (IFN-γ), rozptýlil imunitní buňky a vyvolal jejich programovanou smrt - pravděpodobně prostřednictvím superoxidové signalizace.

Jiná studie ukázala, že přidání dalšího thymosinu β4 prostřednictvím genové terapie (AAV-Tβ4) pomáhá chránit srdce po infarktu myokardu (infarkt myokardu nebo MI). V tomto experimentu myši prodělaly infarkt myokardu způsobený ucpáním koronární tepny a poté dostaly injekci thymosinu β4 podaného prostřednictvím virového vektoru (AAV). Dále byly provedeny laboratorní studie na buňkách myokardu (kardiomyocytech) vystavených oxidačnímu stresu a buňkách produkujících jizvy (myofibroblastech) vystavených působení TGF-β1. Po infarktu myokardu došlo u myší k přirozenému zvýšení hladiny tymosinu β4, ale podání většího množství tymosinu β4 prostřednictvím AAV-Tβ4 zlepšilo srdeční funkci, snížilo oxidační poškození a utlumilo zánět, včetně snížení aktivity inflammasomu. Snížilo se také množství kolagenu a fibrózy pozorované v srdeční tkáni. V srdečních buňkách pomohl obnovit ochranný proces zvaný mitofagie, který udržuje mitochondrie zdravé a je nezbytný pro silné srdeční kontrakce. U buněk tvořících jizvy zpomalil jejich růst a zablokoval jejich aktivaci TGF-β1, klíčovým faktorem fibrózy.

Závěr: Proč je thymosin β4 důležitý pro hojení srdce?

Thymosin β4 je malá molekula s velkým účinkem. Chrání srdeční buňky, pomáhá tvořit nové cévy a zabraňuje jizvení. A co je nejdůležitější, aktivuje výkonné opravné programy v raném dospělém srdci. To z něj činí potenciální možnost nejen pro léčbu po infarktu, ale také pro udržení zdraví srdce v průběhu věku. V mnoha modelech poškození srdce obnovuje pružnost srdeční výstelky a cév, chrání svaly a podpůrné buňky před stresem a snižuje jizvení, které srdce oslabuje. Tyto účinky pomáhají zesílit poškozenou srdeční stěnu, zlepšit funkci srdce a snížit riziko závažných problémů, jako je například prasknutí stěny po srdečním infarktu. Zvláště vzrušující je skutečnost, že dokáže zapnout signály včasné opravy v dospělém srdci. Dalším úkolem je proměnit tento silný biologický potenciál ve skutečné, trvalé výsledky prostřednictvím dobře navržených klinických studií. Výzkumníci však musí lépe sladit procesy strukturální opravy se skutečným zlepšením funkce srdce u různých onemocnění. Nepřesvědčivé výsledky u svalové dystrofie nám připomínají, že záleží na čase, dávce a typu srdečního poškození.

Odmítnutí odpovědnosti

Tento článek byl napsán pro vzdělávací účely a jeho cílem je zvýšit povědomí o diskutované látce. Je důležité si uvědomit, že článek pojednává o látce obecně - nejedná se o popis konkrétního výrobku (chemického činidla). Nenavrhujeme použití chemických činidel na lidech - to je zákonem zakázáno, aby mohl být výrobek použit k léčbě, musí být registrován jako lék. Informace obsažené v textu jsou založeny na dostupných vědeckých výzkumech a nejsou určeny jako lékařské doporučení nebo propagace samoléčby. Čtenář by měl veškerá rozhodnutí týkající se zdraví a léčby konzultovat s kvalifikovaným zdravotnickým pracovníkem.

Odkazy

1. Bock-Marquette, I., Maar, K., Maar, S., Lippai, B., Faskerti, G., Gallyas, F. Jr., Olson, E. N. a Srivastava, D. (2023). Thymosin beta-4 udává nové směry pro vývoj účinných regeneračních terapií proti stárnutí. Mezinárodní imunofarmakologie, 116, 109741. https://doi.org/10.1016/j.intimp.2023.109741 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36709593/
2. Shrivastava, S., Srivastava, D., Olson, E. N., DiMaio, J. M. a Bock-Marquette, I. (2010). Thymosin beta4 a regenerace srdce. Annals of the New York Academy of Sciences, 1194, 87-96. https://doi.org/10.1111/j.1749-6632.2010.05468.xhttps://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20536454/ 
3. Huang, Z., Song, Y., Pang, Z., Zhang, B., Yang, H., Shi, H., Chen, J., Gong, H., Qian, J. a Ge, J. (2017). Cílené doručení thymosinu beta 4 do poškozeného myokardu pomocí nanočástic konjugovaných s CREKA. International Journal of Nanomedicine, 12, 3023-3036. https://doi.org/10.2147/IJN.S131949 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28442910/
4. Spurney, C. F., Cha, H. J., Sali, A., Pandey, G. S., Pistilli, E., Guerron, A. D., Gordish-Dressman, H., Hoffman, E. P. a Nagaraju, K. (2010). Hodnocení funkce kosterního a srdečního svalu po dlouhodobém podávání thymosinu beta-4 myším s deficitem dystrofinu. PLoS ONE, 5(1), e8976. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0008976https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20126456/ 
5. Ye, L., Zhang, P., Duval, S., Su, L., Xiong, Q. a Zhang, J. (2013). Thymosin β4 zvyšuje účinnost transplantovaných mezenchymálních kmenových buněk při reparaci myokardu. Oběh, 128(11 Suppl 1), S32-S41. https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.112.000025https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24030419/ 
6. Smart, N., Risebro, C. A., Melville, A. A. D., Moses, K., Schwartz, R. J., Chien, K. R. a Riley, P. R. (2007). Thymosin beta-4 je nezbytný pro vývoj koronárních cév a podporuje neovaskularizaci přes epikard dospělých. Annals of the New York Academy of Sciences, 1112, 171-188. https://doi.org/10.1196/annals.1415.000 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17495252/
7. Kumar, S., & Gupta, S. (2011). Thymosin beta 4 zabraňuje oxidačnímu stresu působením na antioxidační a anti-apoptotické geny v srdečních fibroblastech. PLoS ONE, 6(10), e26912. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0026912 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22046407/
8. Wei, C., Kumar, S., Kim, I.-K. a Gupta, S. (2012). Thymosin beta 4 chrání kardiomyocyty před oxidačním stresem působením na antioxidační enzymy a anti-apoptotické geny. PLoS ONE, 7(8), e42586. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0042586 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22880044/
9. Gupta, S., Kumar, S., Sopko, N., Qin, Y., Wei, C. a Kim, I.-K. (2012). Thymosin β4 a ochrana srdce: vliv na zánět a fibrózu. Annals of the New York Academy of Sciences, 1269, 84–91. https://doi.org/10.1111/j.1749-6632.2012.06752.x https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23045975/
10. Cavasin, M. A. (2006). Terapeutický potenciál thymosinu beta4 a jeho derivátu N-acetyl-seryl-aspartyl-lysyl-prolinu (Ac-SDKP) v léčbě srdce po infarktu myokardu. American Journal of Cardiovascular Drugs, 6(5), 305–311. https://doi.org/10.2165/00129784-200606050-00003 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17083265/
11. Peng, H., Xu, J., Yang, X.-P., Dai, X., Peterson, E. L., Carretero, O. A., & Rhaleb, N.-E. (2014). Thymosin-β4 zabraňuje srdeční ruptuře a zlepšuje srdeční funkci u myší s infarktem myokardu. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology, 307(5), H741-H751. https://doi.org/10.1152/ajpheart.00129.2014 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25015963/
12. Smart, N., Risebro, C. A., Clark, J. E., Ehler, E., Miquerol, L., Rossdeutsch, A., Marber, M. S. a Riley, P. R. (2010). Thymosin beta4 usnadňuje epikardiální neovaskularizaci v poraněném srdci dospělých. Annals of the New York Academy of Sciences, 1194, 97-104. https://doi.org/10.1111/j.1749-6632.2010.05478.x https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20536455/
13. Hinkel, R., Klett, K., Bähr, A. a Kupatt, C. (2018). Ochranné účinky thymosinu β4 v srdci. Odborné stanovisko k biologické léčbě, 18(sup1), 121–129. https://doi.org/10.1080/14712598.2018.1490409 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30063857/
14. Evans, M. A., Smart, N., Dubé, K. N., Bollini, S., Clark, J. E., Evans, H. G., Taams, L. S., Richardson, R., Lévesque, M., Martin, P., Mills, K., Riegler, J., Price, A. N., Lythgoe, M. F., & Riley, P. R. (2013). Thymosin β4-sulfoxid tlumí infiltraci zánětlivých buněk a podporuje hojení srdečních ran. Nature Communications, 4, 2081. https://doi.org/10.1038/ncomms3081 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23820300/
15. Wang, F., He, Y., Yao, N., Ruan, L., & Tian, Z. (2022). Thymosin β4 chrání před poškozením srdce a následnou srdeční fibrózou u myší s infarktem myokardu. Kardiovaskulární terapie, 2022, 1308651. https://doi.org/10.1155/2022/1308651 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35712678/