Биоинженеры выявляют пути замедления старения сердца

Прочитано: 123 раз(а)


Сердечно-сосудистые заболевания являются ведущей причиной смерти во всем мире и частично вызваны возрастной структурной дисфункцией сердца. Группа биоинженеров из лаборатории профессора Адама Энглера в Калифорнийском университете в Сан-Диего 22 декабря опубликовала статью в журнале Nature Aging , которая помогает нам лучше понять, как стареет сердце, и проливает свет на возможный путь замедления сердечного старения.

Натали Киркланд, доктор философии, научный сотрудник лаборатории Энглера и первый автор статьи, использовала плодовых мушек , чтобы показать, что количество ламина С, белка, отвечающего за поддержание структурной целостности ядер клеток сердца, снижается с возрастом мух. Это исследование показало, что снижение уровня ламина отвечает за вызванное возрастом структурное ремоделирование сердца плодовой мушки, и это может быть потенциальной целью для замедления или даже обращения вспять старения сердца у людей.

«Наша работа демонстрирует, что возрастное ремоделирование ядер играет ключевую роль в сердечной функции, — сказал Киркланд. — Ядерная морфология, вероятно, является маркером здоровья клеток и тканей и может быть нацелена на потенциальные методы лечения».

Киркланд, исследователи из Лаборатории Энглера и их сотрудники из Института медицинских открытий Сэнфорда Бернема Пребиса и Национального института старения при Национальных институтах здравоохранения использовали плодовых мушек (Drosophila Melanogaster) для этого исследования по четырем причинам:

  1. Продолжительность жизни плодовых мушек составляет от шести до восьми недель, что делает их практичными для возрастных исследований.
  2. Плодовые мушки и люди имеют 82% общих сердечных протеомов.
  3. Возможны исследования в 100-х или 1000-х годах.
  4. Плодовые мушки имеют простую генетику, которую легко имитировать.

Эти свойства делают плодовых мушек относительно быстрой и простой моделью для определения путей сохранения сердца, представляющих интерес для исследований на людях. Киркланд и студент четвертого курса бакалавриата по биоинженерии Скотт Скалак, соавтор статьи, использовали метод микродиссекции на сердце мухи. Затем сердца сохраняли и исследовали с помощью иммунофлуоресценции и конфокальной микроскопии.

«Вот как я впервые заметил, что ядра у старых мух сжимаются и становятся более круглыми», — сказал Киркланд.

Затем команда количественно оценила это изменение путем сегментации и измерения ядерной жесткости с помощью атомно-силовой микроскопии. Именно тогда они обнаружили, что ядра кардиомиоцитов становятся жесткими во время естественного старения; после проведения генетического анализа исследователи обнаружили, что экспрессия ядерных ламинов снижается с возрастом мух.

Команда смогла убедиться, что эти результаты также применимы к мышам и приматам, благодаря сотрудникам Национального института старения. Это указывает на то, что роль ламинов может относиться и к старению сердца человека, что может иметь огромное терапевтическое значение, поскольку воздействие на пути, стимулирующие ламин, потенциально может помочь избежать этого механического изменения, связанного со старением сердца.

«Мы обнаружили роль факторов сердечной транскрипции в регуляции сократительной способности сердца взрослого человека и показали, что поддержание уровня ламина С и экспрессии сердечного фактора транскрипции предотвращает возрастное снижение сердечной деятельности», — пишут исследователи в своем исследовании. «Наши результаты сохраняются у пожилых приматов и мышей, что свидетельствует о том, что возрастное ремоделирование ядра является основным механизмом, способствующим сердечной дисфункции».

В будущих исследованиях будет изучено, почему ламины теряются с возрастом и как поддержание определенной экспрессии кардиальных генов может улучшить работу сердца и продолжительность жизни.

Для Скалака этот опыт помог укрепить его решение подать заявку на получение докторской степени в области биоинженерии. программы после выпуска в 2023 году. Он узнал, насколько важны планирование и общение для исследовательского процесса, а также различные навыки молекулярной биологии.

«Первые несколько недель и месяцев моего участия в лаборатории и в этом проекте я помогал доктору Киркланду, где мог, одновременно совершенствуя новые навыки, которым меня научили», — сказал Скалак. «Эти навыки включали содержание дрозофилы и уход за ней, иммунофлуоресценцию, микропрепарирование дрозофилы и конфокальную микроскопию. Со временем я развил свои новые навыки, особенно препарирование дрозофилы, что позволило мне самостоятельно проводить новые эксперименты. эксперименты, необходимые для пересмотра статьи в начале 2022 года».

Биоинженеры выявляют пути замедления старения сердца



Новости партнеров