Ученые обнаружили новый механизм, который способствует созреванию клеток сердечной мышцы при регенерации ткани у рыбок данио-рерио. Подобных эффектов они смогли добиться на моделях мышиного и человеческого сердца. Исследование опубликовано в журнале Science.
Сердечно-сосудистые заболевания являются одной из ведущих причин смерти в развитых странах. Ежегодно в мире от них погибает до 18 миллионов людей. Многие из этих случаев связаны с инфарктами — патологиями, при которых образуется тромб, перекрывающий доступ питательных веществ и кислорода к некоторым частям сердца. В результате клетки сердечной мышцы в них погибают, наступает сердечная недостаточность. Хотя существуют лекарства, которые позволяют пациентам облегчить симптомы, нет терапии, которая бы позволила заменить потерянные клетки сердечной мышцы на функционирующие. В то же время другие виды, например рыбки данио-рерио, умеют «ремонтировать» сердечную мышцу. Всего за 90 дней после повреждения они могут полностью восстановить ее функции. Выжившие клетки сердечной мышцы у этих рыбок начинают более активно делиться, формируя новую ткань.
В предыдущих исследованиях ученые находили факторы, которые стимулируют деление клеток сердечной мышцы у рыбок данио-рерио. При этом не было понятно, что происходит с клетками потом. Эти клетки должны прекратить делиться и начать созревать, но сам процесс созревания и интеграции в ткань не был понятен. Найти ответ решили авторы новой работы.
Чтобы изучить процесс детально, они разработали метод, который позволил им культивировать крупные фрагменты поврежденных сердец рыбок данио-рерио вне их тела. Затем они визуализировали ток кальция в клетках сердечной мышцы в реальном времени. Дело в том, что ток кальция отвечает за сокращения сердечной мышцы, а его особенности могут говорить о созревании клеток. Оказалось, что после активного деления со временем в клетках сердечной мышцы менялся ток кальция. Сначала новые клетки в этом аспекте были похожи на эмбриональные клетки сердечной мышцы, но затем они созревали. Ключевая роль в этом процессе принадлежит белку LRRC10, который сообщает клеткам, когда нужно прекратить деление и перейти к созреванию. Эксперименты показали, что клетки сердечной мышцы, в которых отсутствовал LRRC10, продолжали активно делиться и не созревали.
После того как ученые определили важность LRRC10 для рыбок данио-рерио, они попытались проверить, так ли важен этот белок для других видов, например для млекопитающих. Для этого они культивировали в лаборатории мышиные и человеческие клетки сердечной мышцы, в которых индуцировали экспрессию LRRC10. Это действительно повлияло на ток кальция в клетках. LRRC10 остановил их деление и поспособствовал созреванию в клетках мышей и людей так же, как в клетках рыбок данио-рерио. Это говорит о том, что, видимо, механизм регенерации сердечной мышцы может быть эволюционно консервативным.
Результаты этого исследования имеют большое значение. Во-первых, на их основе можно разработать новые методы регенерации поврежденной ткани сердечной мышцы. Так, можно выращивать клетки в лабораторных условиях и затем пересаживать их в поврежденное сердце. Хотя этот подход и выглядит многообещающе, выращенные в лаборатории клетки пока недостаточно хорошо взаимодействуют с другими клетками сердца. Это может приводить к аномальным сокращениям сердца — к аритмии. Во-вторых, ученые отметили тот факт, что сейчас для тестирования лекарств от сердечно-сосудистых заболеваний обычно используются несозревшие клетки сердечной мышцы. При этом 90% многообещающих лекарств не попадают в клинику. Исследователи предположили, что проблема может быть в том числе в несостоятельности используемых моделей. Использование LRRC10 может помочь улучшить эти модели и приблизить их к реальным условиям.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
