Измененная экспрессия генов после операции на сердце продлевает регенерацию кардиомиоцитов

Прочитано: 112 раз(а)
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Оценок пока нет)
Loading ... Loading ...


В то время как низшие позвоночные могут восстанавливать свое взрослое сердце после сердечного приступа, млекопитающие, включая человека, не могут. Способность к регенерации мертвой мышечной ткани в сердце млекопитающих исчезает всего через несколько дней после рождения, потому что клетки сердечной мышцы, называемые кардиомиоцитами, выходят из клеточного цикла.

После этого весь рост сердца происходит за счет увеличения существующих клеток, а не за счет создания новых мышечных клеток. При сердечном приступе у взрослых сердечная недостаточность возникает, когда потерянные кардиомиоциты заменяются фиброзной рубцовой тканью вместо новых мышечных клеток. Это запускает порочный круг увеличения сердца, потери насосной функции и возможной смерти.

В 2020 году исследователи из Университета Алабамы в Бирмингеме сообщили, что операция по удалению верхушки левого желудочка сердца свиней через день после рождения каким-то образом расширила способность клеток сердечной мышцы к репликации . Фактически, после такой операции свиньи могут полностью оправиться от сердечного приступа через четыре недели после рождения без образования рубцов или ухудшения работы сердца.

Чтобы лучше понять основные изменения экспрессии генов в этом расширенном окне регенерации, исследователи UAB теперь сообщают о секвенировании ядерной РНК клеток сердечной мышцы с использованием этой модели свиньи. Благодаря таким знаниям и дальнейшим исследованиям, которые еще предстоит провести, клиницисты потенциально могут узнать, как регенерировать кардиомиоциты взрослого сердца после сердечного приступа.

Это исследование, проведенное под руководством Цзяньи «Джей» Чжана, доктора медицины, доктора философии, заведующего кафедрой биомедицинской инженерии UAB, опубликовано в виде исследовательского письма Circulation .

Исследователи сравнили ядра тканей сердца пяти групп свиней. Две группы были моделями регенерации, у которых была резекция верхушки левого желудочка, или AR, в первый день после рождения, или P1. Затем одной из этих двух групп была перевязана левая передняя нисходящая коронарная артерия через четыре недели после рождения, или P28, чтобы вызвать инфаркт миокарда , или ИМ; эта группа называется AR P1 MI P28 . Другая группа, названная AR P1 , не имела лигирования.

У двух нерегенеративных контролей не было апикальной резекции P1, но у одного из них был индуцированный сердечный приступ на P28. Эти две группы были названы Control и MI P28 .

Сердца извлекали для секвенирования одноядерной РНК с P30 по P56 для животных AR P1 MI P28 , а сердца из всех других групп эксплантировали для секвенирования на P1, P28 или P56.

Пятой группой были сердца плода, или FH, на 80-й день эмбрионального развития.

В общей сложности было захвачено 218 945 высококачественных ядер, а кластерный анализ сетевой биологии идентифицировал все восемь основных типов клеток сердца. Полные данные о ядрах генов были доступны для 94 844 кардиомиоцитов. Кардиомиоциты были распределены по шести кластерам, названным от кардиомиоцитов 1 до кардиомиоцитов 6.

Три кластера почти полностью состояли из кардиомиоцитов одной экспериментальной группы: кардиомиоцит 2 из контроля – P56, кардиомиоцит 3 из контроля – P1 и кардиомиоцит 6 из FH.

Кластеры кардиомиоцитов 4 и 5 содержали преимущественно кардиомиоциты AR P1 MI P28–P35 . Кластер кардиомиоцитов 1 включал кардиомиоциты из всех других групп животных и временных точек и небольшое количество кардиомиоцитов AR P1 MI P28-P35 , но несколько кардиомиоцитов плода или контроля-P56.

Кластеры кардиомиоцитов 4 и 5, которые содержали в основном кардиомиоциты AR P1 MI P28–P35, показали повышенную активность клеточного цикла и пролиферацию, изменения, которые помогли ремускуляризировать левый желудочек после экспериментального сердечного приступа без рубцевания. Исследователи также обнаружили 506 генов, которые положительно коррелировали с высокопролиферативными кардиомиоцитами AR P1 MI P28–P30 и AR P1 MI P28–P35 ; эти гены участвуют в путях, которые регулируют развитие сердца, пролиферацию клеток и пролиферацию кардиомиоцитов.

«Будет интересно изучить эти две разные клеточные популяции из AR P1 MI P28 в будущих исследованиях», — сказал Чжан. «Результаты очень важны, потому что они впервые показывают, что левый желудочек может ремускуляризировать инфаркт миокарда после седьмого постнатального дня, или P7, у крупных млекопитающих. Эти наблюдения обеспечивают основу для будущих исследований молекулярных механизмов и передачи сигналов. молекулы, которые регулируют индуцированное повреждением сохранение активности клеточного цикла кардиомиоцитов у новорожденных крупных млекопитающих и, в конечном счете, ремускуляризируют сердечную мышцу у пациентов, страдающих сердечными приступами, тем самым предотвращая сердечную недостаточность».

Исследование называется «Транскриптомика одного ядра: апикальная резекция у новорожденных свиней увеличивает временной интервал пролиферации кардиомиоцитов и регенерации миокарда».

Измененная экспрессия генов после операции на сердце продлевает регенерацию кардиомиоцитов



Новости партнеров