Trái tim người trưởng thành gần như không tự tái tạo: Sau nhồi máu, một số tế bào cơ tim vẫn quay lại chu kỳ phân chia

Sau một cơn nhồi máu cơ tim, phần cơ bị thiếu máu có thể mất một lượng lớn cardiomyocyte — những tế bào tạo lực co bóp cho tim. Cơ thể vá vùng tổn thương chủ yếu bằng mô sẹo, chứ không xây lại một khối cơ tim mới như da lành sau vết cắt. Vì vậy trong nhiều thập kỷ, tim người trưởng thành thường được xem là một cơ quan gần như đã “khóa” khả năng tái sinh.

Một nghiên cứu trên mô tim người cho thấy bức tranh đó không hoàn toàn tuyệt đối. Sau myocardial infarction, một phần cardiomyocyte trưởng thành xuất hiện các dấu hiệu cho thấy chúng quay lại chu kỳ tế bào, đi vào mitosis và — ở một tỷ lệ nhỏ hơn nhiều — có bằng chứng của cytokinesis, bước cuối khi một tế bào thực sự tách thành hai tế bào con.

Điều này không có nghĩa trái tim tự mọc lại sau heart attack. Chính nhóm nghiên cứu nhấn mạnh phản ứng tự nhiên này không đủ để thay thế số cardiomyocyte đã mất. Phát hiện đáng chú ý hơn là khả năng phân chia dường như chưa biến mất hoàn toàn ở tim người trưởng thành; nó chỉ bị giữ ở mức rất thấp và có thể mắc kẹt ở nhiều điểm trên đường tới một tế bào mới hoàn chỉnh.

Tại sao một cardiomyocyte “vào chu kỳ” chưa chắc đã tạo ra tế bào mới?

Ở nhiều mô, một tế bào nhân đôi DNA, phân chia nhiễm sắc thể rồi thắt đôi cytoplasm để tạo hai tế bào con. Với cardiomyocyte trưởng thành, quá trình này phức tạp hơn. Tế bào có thể sao chép DNA nhưng không phân chia; nhân có thể đi qua một số giai đoạn mitosis rồi tế bào vẫn trở thành đa bội hoặc đa nhân.

Đây là lý do các dấu ấn như Ki-67 hoặc DNA synthesis một mình chưa đủ để khẳng định tim đang tạo cardiomyocyte mới. Muốn chứng minh mạnh hơn, nhà nghiên cứu cần theo dõi những marker xuất hiện ở các giai đoạn muộn của mitosis và đặc biệt là cytokinesis.

Nghiên cứu do Robert Hume, Sean Lal và các cộng sự tại University of Sydney, Baird Institute, Royal Prince Alfred Hospital cùng các tổ chức đối tác thực hiện đã dùng nhiều lớp bằng chứng: immunohistochemistry, ảnh 3D, RNA sequencing, proteomics, metabolomics và single-nucleus RNA sequencing. Paper được công bố trên Circulation Research.

Một trái tim hiếm gặp cho phép nhìn vào những ngày đầu sau nhồi máu

Mẫu trung tâm của nghiên cứu đến từ một bệnh nhân nam 48 tuổi bị tắc hoàn toàn động mạch liên thất trước và nhồi máu cơ tim cấp. Bệnh nhân được duy trì hỗ trợ sống trong năm ngày nhưng tổn thương thần kinh không hồi phục; trái tim sau đó được hiến cho nghiên cứu và thu nhận trước khi ngừng tuần hoàn.

Điều này cho nhóm một cơ hội rất hiếm: so sánh các vùng tim chịu mức thiếu máu khác nhau trong cùng một cơ quan, đồng thời đối chiếu với mô thất trái của người hiến khỏe mạnh.

Ở thất trái bị thiếu máu, khoảng 9,19% cardiomyocyte dương tính với pH3, một marker tăng trong pha G2/M của chu kỳ tế bào. Khoảng 1,96% dương tính với AURKB, kinase liên quan tới các giai đoạn muộn hơn của mitosis. Cả hai tỷ lệ đều cao hơn ở các vùng không thiếu máu.

Nhưng các con số này không có nghĩa 9% tế bào cơ tim đã sinh ra tế bào mới. pH3 và AURKB cho thấy tế bào đang đi sâu vào chương trình phân chia, chưa chứng minh chúng đã hoàn tất cytokinesis.

Dấu hiệu quan trọng nhất nằm ở “rãnh phân cắt”

Để tìm bằng chứng mạnh hơn, nhóm nghiên cứu theo dõi MKLP1, một protein tập trung tại vùng giữa hai tế bào trong giai đoạn cytokinesis. Ở thất trái bị nhồi máu, khoảng 0,34% cardiomyocyte mang dấu hiệu MKLP1 tại cấu trúc phù hợp với cleavage furrow. Con số này thấp hơn nhiều so với tỷ lệ pH3 hoặc AURKB, nhưng cao hơn các vùng đối chứng không thiếu máu.

Nhóm cũng dùng ảnh ba chiều để xem cardiomyocyte sau nhồi máu có thiên về một nhân hay nhiều nhân. Vùng thất trái bị nhồi máu có tỷ lệ cardiomyocyte đơn nhân khoảng 80,94%, so với 56,45% ở thất trái người hiến đối chứng. Theo các tác giả, kết quả này phù hợp với khả năng một phần mitosis đã đi tới cytokinesis thay vì chỉ tạo thêm nhân trong cùng một tế bào.

Cùng lúc, mô thiếu máu cũng cho thấy DNA damage và polyploidy tăng. Đây là chi tiết quan trọng: môi trường sau nhồi máu không đơn thuần “bật công tắc tái sinh”. Nó vừa kích hoạt các chương trình liên quan tới cell cycle, vừa tạo stress có thể khiến quá trình phân chia đi lệch hoặc dừng giữa chừng.

Không chỉ một trái tim: biopsy từ bệnh nhân sống cũng cho tín hiệu tương tự

Để tránh dựa hoàn toàn vào một mẫu tim đặc biệt, nhóm phát triển một quy trình lấy biopsy nhỏ ở bệnh nhân vừa bị nhồi máu và đang phẫu thuật bắc cầu động mạch vành. Mẫu được lấy từ vùng biên quanh ổ nhồi máu và một vùng xa hơn, ít thiếu máu hơn, trong khoảng 7–14 ngày sau sự kiện.

Trong năm mẫu vùng biên và năm mẫu vùng xa, tỷ lệ cardiomyocyte dương tính với pH3 lần lượt khoảng 3,50% và 2,50%, so với 0,77% ở mô thất trái người hiến. Với AURKB, vùng biên đạt khoảng 8,71%, vùng xa 2,90% và đối chứng 0,65%.

Nhóm còn quan sát được một trường hợp hai cardiomyocyte ở giai đoạn cytokinesis muộn với MKLP1 tại cleavage furrow trong mẫu vùng biên. Đây không phải tỷ lệ đủ lớn để nói rằng tim đang tái tạo đáng kể, nhưng nó củng cố kết luận rằng cardiomyocyte người trưởng thành sau nhồi máu có thể đi xa hơn bước chỉ sao chép DNA.

Single-nucleus RNA-seq cho thấy phản ứng này không chỉ là một ảnh hiển vi hiếm

Các tác giả tiếp tục phân tích một dataset single-nucleus RNA-seq độc lập gồm 191.795 nuclei từ tim người. Khi tách riêng cardiomyocyte, họ tìm thấy tỷ lệ tế bào mang chương trình gene của pha S và G2/M tăng trong mô sau nhồi máu so với đối chứng.

Điều này quan trọng vì nó kiểm tra hiện tượng bằng một phương pháp khác với immunostaining. Nếu chỉ có một vài ảnh hiển vi, luôn có nguy cơ nhầm marker hoặc chọn trúng một vùng bất thường. Transcriptome ở cấp nucleus cho thấy một quần thể cardiomyocyte sau MI thực sự đang kích hoạt gene liên quan tới cell cycle.

Nhưng RNA-seq cũng có giới hạn giống các marker đầu chu kỳ: nó cho biết tế bào đang bật chương trình phân chia, không tự động chứng minh một tế bào con mới đã được sinh ra và tồn tại lâu dài.

Một nghiên cứu khác năm 2026 cho thấy nhiều tế bào có thể bị kẹt trước đích

Tháng 6/2026, một nhóm độc lập công bố phân tích multi-omics trên Chemical Biology & Drug Design, tích hợp single-nucleus RNA-seq, spatial transcriptomics, bulk RNA-seq và ATAC-seq từ tim thai và tim người trưởng thành sau nhồi máu.

Họ ước tính khoảng 5% cardiomyocyte trong tim trưởng thành sau acute MI tái nhập chu kỳ tế bào. Tuy nhiên, khi so với cardiomyocyte đang phát triển ở tim thai, các tế bào trưởng thành kích hoạt tốt hơn các chương trình đầu chu kỳ nhưng không phục hồi đầy đủ machinery cần cho mitosis muộn và cytokinesis.

Đặc biệt, các gene như ANLN và KIF18A, vốn liên quan tới tổ chức spindle và hoàn tất cytokinesis, không được tái kích hoạt đủ mạnh. Thay vào đó, nhiều tế bào chuyển sang các chương trình thích nghi stress.

Hai nghiên cứu vì vậy không nhất thiết mâu thuẫn. Paper trên Circulation Research cung cấp bằng chứng trực tiếp rằng một số cardiomyocyte có thể đạt tới mitosis và thậm chí cytokinesis sau nhồi máu. Phân tích multi-omics cho thấy phần lớn quần thể cell-cycle-active vẫn có thể không hoàn thành được hành trình đó. Cánh cửa phân chia không đóng hoàn toàn, nhưng nó cũng không mở rộng.

Vì sao tim trưởng thành lại mất khả năng tái sinh?

Trong giai đoạn bào thai và những ngày đầu sau sinh, cardiomyocyte còn phân chia mạnh để xây cơ tim. Sau đó, tế bào trưởng thành về cấu trúc và chuyển hóa: hệ sarcomere trở nên phức tạp, mitochondria hoạt động mạnh hơn, mức oxy tăng và nhiều chương trình cell cycle bị tắt.

Đổi lại, cardiomyocyte có thể co bóp liên tục hàng tỷ lần trong nhiều thập kỷ mà không phải thường xuyên tháo dỡ cấu trúc nội bào để phân chia. Sự ổn định này rất có lợi cho một cơ quan phải hoạt động không ngừng, nhưng khiến khả năng thay thế tế bào bị mất trở nên rất thấp.

Nhồi máu dường như tạo ra một môi trường đủ khác thường để một số tế bào thoát một phần khỏi trạng thái đó. Nhóm University of Sydney phát hiện các pathway và metabolite từng được liên hệ với cardiomyocyte proliferation trong mô hình chuột cũng thay đổi ở mô tim người thiếu máu. Tuy nhiên, paper không chứng minh bất kỳ pathway riêng lẻ nào là nguyên nhân trực tiếp khiến cardiomyocyte phân chia.

Từ “có thể phân chia” đến liệu pháp tái tạo tim còn rất xa

Hạn chế lớn nhất của nghiên cứu là sample size. Phần phân tích mô sâu nhất dựa trên một trái tim nhồi máu cực kỳ hiếm; biopsy từ bệnh nhân sống có quy mô nhỏ do các ràng buộc an toàn và đạo đức. Chính tác giả thừa nhận khó có khả năng thu được thêm một mẫu toàn bộ trái tim tiền tử vong giống trường hợp 48 tuổi đó.

Quan trọng hơn, phản ứng tự nhiên hiện quan sát được quá yếu để bù tổn thất sau nhồi máu. Một cơn MI lớn có thể phá hủy một phần đáng kể khối cardiomyocyte, trong khi dấu hiệu cytokinesis hoàn chỉnh chỉ xuất hiện ở một tỷ lệ rất nhỏ.

Muốn biến phát hiện này thành liệu pháp, các nhà nghiên cứu phải tìm cách tăng đúng phần có ích của chương trình tái sinh mà không đẩy tế bào vào phân chia mất kiểm soát, polyploidy, rối loạn điện học hoặc khối u. Cũng cần chứng minh cardiomyocyte mới không chỉ được tạo ra mà còn trưởng thành, kết nối điện với mô xung quanh và đóng góp lực co bóp bình thường.

Giá trị của kết quả hiện tại vì vậy không nằm ở tuyên bố “tim người tự mọc lại”. Nó thay đổi câu hỏi nghiên cứu theo một hướng tinh tế hơn: nếu cardiomyocyte trưởng thành vẫn còn một lượng nhỏ khả năng đi vào mitosis sau tổn thương, liệu y học có thể tìm đúng những điểm nghẽn đang khiến phần lớn tế bào dừng lại trước cytokinesis — rồi khuếch đại cơ chế vốn đã tồn tại thay vì cố tạo khả năng tái sinh từ con số không?

Nguồn: Circulation Research — Human Hearts Intrinsically Increase Cardiomyocyte Mitosis After Myocardial Infarction; University of Sydney; Chemical Biology & Drug Design — Multi-Omics Integration Reveals Incomplete Reactivation of Developmental Cell-Cycle Programs in Adult Human Infarcted Hearts.