Co sprawia, że delikatna zastawka serca może zamieniać się z wiekiem w sztywną, zwapniałą strukturę, która utrudnia przepływ krwi i prowadzi do groźnej niewydolności? Choć stenoza zastawki aortalnej to jedno z najczęstszych schorzeń serca u osób starszych, wciąż nie wiemy wszystkiego o jej przyczynach. By znaleźć odpowiedzi, zespół badaczy – kardiochirurgów, biologów i chemików – połączył siły w interdyscyplinarnym projekcie. W centrum zainteresowania znalazły się nie tylko klasyczne markery choroby, ale także mniej oczywiste czynniki – pierwiastki śladowe, a nawet metale ziem rzadkich.
Zastawka aortalna to jedna z czterech zastawek serca – ta, która oddziela lewą komorę od aorty, czyli największej tętnicy ciała. Jej zadaniem jest umożliwienie przepływu krwi z serca do organizmu i zapobieganie jej cofaniu się. W stenozie, czyli zwężeniu tej zastawki, dochodzi do patologicznego procesu: zastawka traci swoją elastyczność, grubieje, a jej płatki zaczynają się wapnieć, co utrudnia przepływ krwi. Serce musi pracować coraz ciężej, co prowadzi do przerostu jego ścian, a w końcu do niewydolności.
To schorzenie dotyka przede wszystkim osób starszych – szacuje się, że ponad 2 proc. populacji po 65. roku życia cierpi na stenozę aortalną. Z wiekiem liczba chorych rośnie, a wraz z wydłużaniem się średniego życia, rośnie także potrzeba skuteczniejszego diagnozowania i leczenia tej choroby. Obecnie jedynym skutecznym leczeniem zaawansowanej stenozy jest wymiana zastawki – chirurgiczna lub przezskórna.
Pierwiastki ukryte w wapniu
Projekt poznańskich naukowców łączy biologów, chemików i kardiochirurgów. Jego celem było znaleźć nowe odpowiedzi na jedno z najważniejszych pytań dotyczących tej choroby: dlaczego zastawki wapnieją? Co powoduje, że w tym konkretnym miejscu ciała dochodzi do patologicznej mineralizacji? Aby to zrozumieć, zespół przeanalizował zastawki aortalne pobrane od pacjentów poddanych operacjom wymiany zastawki. Badano nie tylko samą tkankę zastawki, ale również przylegającą do niej tkankę tłuszczową oraz próbki krwi.
W pierwszym etapie analizowano makroelementy – przede wszystkim wapń (Ca) i fosfor (P), których nadmiar w zastawce prowadzi do jej twardnienia. Wyniki potwierdziły, że właśnie te pierwiastki dominują w zmienionych chorobowo tkankach, ale nie tylko one były interesujące. Okazało się, że poziomy innych pierwiastków, takich jak magnez (Mg) czy potas (K), były odwrotnie skorelowane z ilością wapnia i fosforu – co może sugerować, że mają one działanie ochronne przed zwapnieniem.
Cynk, miedź i ukryta biochemia serca
Drugi etap badań dotyczył pierwiastków śladowych, takich jak cynk (Zn) i miedź (Cu). Choć obecne są w organizmie w niewielkich ilościach, ich rola w metabolizmie i procesach zapalnych jest ogromna. Badacze odkryli, że u pacjentów ze stenozą zastawki poziom cynku w surowicy krwi spada, podczas gdy w samych zastawkach wzrasta – co może sugerować jego aktywne przemieszczenie w odpowiedzi na proces chorobowy. Może to być mechanizm obronny organizmu, mający spowolnić wapnienie – ale potwierdzenie tego wymaga dalszych badań.
Co więcej, stosunek miedzi do cynku w zastawce był odwrócony względem tego w surowicy, a obecność lipoproteiny(a) – markera stanu zapalnego – wiązała się z wyższym poziomem miedzi. Pokazuje to, że procesy zapalne i zaburzenia gospodarki mikroelementami mogą być ze sobą powiązane i wspólnie przyczyniać się do rozwoju choroby.
Pierwiastki ziem rzadkich: niecodzienni goście w sercu
Najbardziej zaskakującym odkryciem projektu było jednak potwierdzenie obecności pierwiastków ziem rzadkich (REEs) w ludzkich zastawkach aortalnych. Te egzotycznie brzmiące pierwiastki – takie jak europ, neodym czy lantan – kojarzone są głównie z przemysłem technologicznym, a nie z biologią człowieka. Mimo to, wraz z rosnącym zanieczyszczeniem środowiska i ekspozycją ludzi na produkty zawierające REEs, zaczęto je wykrywać w organizmie. Wcześniejsze badania prowadzone na Uniwersytecie Medycznym im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu wykazały ich obecność np. w mleku kobiet karmiących. Jednak dopiero teraz pokazano, że mogą REEs mogą akumulować się także w tkankach serca.
Co ciekawe, ich obecność w zastawce aortalnej nie była związana z wiekiem, płcią, stanem nerek czy innymi parametrami klinicznymi. Jedynym czynnikiem powiązanym z wyższym poziomem REEs było… palenie tytoniu. Palacze mieli nawet o 133 proc. wyższe stężenie tych pierwiastków w zastawkach niż osoby niepalące. To może wskazywać, że dym tytoniowy jest jednym z głównych źródeł ich wnikania do organizmu i dalszego odkładania się w tkankach. Zwłaszcza, że już wcześniej zespół badaczy z Zakładu Medycyny Środowiskowej UMP wykazał, iż kobiety palące w trakcie laktacji charakteryzują się wyższymi stężeniami neodymu w mleku, a inne prace wskazują, że surowicze poziomy REEs są na ogół podwyższone u palaczek.
Nowe kierunki w diagnostyce i terapii?
Projekt badaczy z Poznania nie kończy się na analizie pierwiastków. Wyniki pokazują, że zwapnienie zastawek to nie tylko efekt starzenia się, ale złożony proces biochemiczny, w który zaangażowanych jest wiele czynników – w tym mikro- i makroelementy, procesy zapalne, a nawet zanieczyszczenia środowiskowe.
Choć projekt miały charakter wstępny i wymagają dalszych, większych analiz, już dziś rzucają światło na potencjalne nowe biomarkery (np. stosunki pierwiastków we krwi) i wskazują możliwe cele przyszłych terapii – być może takie, które opóźnią konieczność operacyjnej wymiany zastawki.
Interdyscyplinarność – klucz do serca
Ten projekt to przykład, jak współpraca różnych dziedzin nauki może prowadzić do przełomowych wniosków. Gdyby nie połączenie wiedzy kardiochirurgów, biologów molekularnych i chemików analitycznych, nie udałoby się wykryć tak złożonych powiązań i odkryć związków, które jeszcze kilka lat temu byłyby uznane za zbyt egzotyczne, by szukać ich w sercu człowieka.
Dzięki takim badaniom, medycyna ma szansę stać się nie tylko skuteczniejsza, ale i bardziej precyzyjna. A przyszłość leczenia stenozy zastawki aortalnej – choć nadal związana z chirurgią – może kiedyś opierać się również na kontroli pierwiastków, które dziś dopiero zaczynamy rozumieć.
Źródła:
- Poniedziałek B, Perek B, Proch A, Komosa A, Niedzielski P, Buczkowski P, et al. Mineral composition and ratios in aortic valves, serum, and epicardial fat among patients with aortic stenosis undergoing aortic valve replacement. Sci Rep 2025;15:1233. https://doi.org/10.1038/s41598-025-85141-9
- Perek B, Rzymski P, Proch A, Puślecki M, Poniedziałek B, Fal A, et al. Exploring the interplay between valvular and serum zinc and copper levels and disease markers in aortic stenosis. Vascul Pharmacol 2025;159:107497. https://doi.org/10.1016/j.vph.2025.107497
- Poniedziałek B, Perek B, Proch A, Misterski M, Komosa A, Niedzielski P, et al. Rare earth elements in human calcified aortic valves and epicardial adipose tissue. J Clin Med 2025;14:2891. https://doi.org/10.3390/jcm14092891
Kontakt: dr hab. Barbara Poniedziałek, Zakład Medycyny Środowiskowej, bpon[at[ump.edu pl; Prof. Bartłomiej Perek, Klinika Kardiochirurgii i Transplantologii UMP, bperek[at]ump.edu.pl
Zezwalamy na bezpłatny przedruk artykułów ze strony pod wyłącznym warunkiem podania źródła artykułu. Prosimy o podanie następującego źródła: Nauka i Zdrowie – onauce.ump.edu.pl
Prezentowane treści mają charakter wyłącznie informacyjny oraz edukacyjny i nie powinny być interpretowane jako porady medyczne służące do diagnozowania lub leczenia.
