Раскрыт ключевой механизм регенерации сердца

Прочитано: 229 раз(а)


Как восстановить поврежденное сердце: раскрыт ключевой механизм регенерации сердца у рыбок данио.

Сердечно-сосудистые заболевания, такие как сердечные приступы, являются основной причиной смерти во всем мире в результате ограниченной способности сердца к самовосстановлению. В отличие от людей, рыбки данио обладают замечательной способностью восстанавливаться после повреждения сердца. Исследователи из группы Jeroen Bakkers (Институт Хабрехта) использовали рыбок данио, чтобы пролить свет на их регенеративный успех. Они обнаружили новый механизм, который функционирует как переключатель, подталкивающий клетки сердечной мышцы к созреванию в процессе регенерации. Важно отметить, что этот механизм эволюционно законсервирован, поскольку он оказывает очень похожее действие на клетки сердечной мышцы мыши и человека.

Результаты исследования, опубликованные в журнале Science 18 мая, показывают, что изучение естественного процесса регенерации сердца у рыбок данио и применение этих открытий к клеткам сердечной мышцы человека может способствовать разработке новых методов лечения сердечно-сосудистых заболеваний.

По оценкам, ежегодно от сердечно-сосудистых заболеваний умирает 18 миллионов человек. Многие из этих смертей связаны с сердечными приступами. В таком случае тромб препятствует поступлению питательных веществ и кислорода к частям сердца. В результате клетки сердечной мышцы в закупоренной части сердца погибают, что в конечном итоге приводит к сердечной недостаточности. Хотя существуют методы лечения симптомов, не существует лечения, способного заменить утраченную ткань функциональными зрелыми клетками сердечной мышцы и тем самым вылечить пациентов.

Рыбка данио как образец для подражания

В отличие от людей, некоторые виды, такие как рыбки данио, могут регенерировать свое сердце. В течение 90 дней после повреждения они полностью восстанавливают свою сердечную функцию. Выжившие клетки сердечной мышцы способны делиться и производить больше клеток. Эта уникальная особенность обеспечивает сердца рыбок данио источником новой ткани для замены утраченных клеток сердечной мышцы. Предыдущие исследования успешно выявили факторы, которые могут стимулировать деление клеток сердечной мышцы. Тем не менее, что происходит с новообразованными клетками сердечной мышцы впоследствии, ранее не изучалось.

Фонг Нгуен, первый автор исследования, объясняет: «Неясно, как эти клетки перестают делиться и созревают настолько, чтобы способствовать нормальной работе сердца. Мы были озадачены тем фактом, что в сердцах рыбок данио новообразованная ткань созревает естественным образом и без проблем интегрируется в существующую сердечную ткань».

LRRC10 способствует созреванию

Чтобы детально изучить созревание новообразованной ткани, исследователи разработали метод, для которого толстые срезы поврежденных сердец рыбок данио культивировались вне тела. Это позволило им вживую визуализировать движение кальция в клетках сердечной мышцы. Регуляция поступления кальция в клетки сердечной мышцы и из них важна для контроля сердечных сокращений и может предсказать зрелость клетки. Команда обнаружила, что после деления клеток сердечной мышцы движения кальция со временем изменились.

«Движение кальция в только что разделенной клетке изначально было очень похоже на эмбриональные клетки сердечной мышцы, но со временем клетки сердечной мышцы приобрели зрелый тип движения кальция. Мы обнаружили, что сердечная диада, структура, которая помогает перемещать кальций внутри клетка сердечной мышцы и, в частности, один из ее компонентов, LRRC10, сыграли решающую роль в решении вопроса о том, делятся ли клетки сердечной мышцы или прогрессируют в процессе созревания. Клетки сердечной мышцы, в которых отсутствует LRRC10, продолжали делиться и оставались незрелыми», — говорит Нгуен.

От рыбы к человеку

После того, как Нгуен и его коллеги установили важность LRRC10 в остановке клеточного деления и инициировании созревания клеток сердечной мышцы рыбок данио, они перешли к проверке, можно ли применить их открытия к млекопитающим. С этой целью они индуцировали экспрессию LRRC10 в мышиных и выращенных в лаборатории клетках сердечной мышцы человека.

Поразительно, что LRRC10 изменял обращение с кальцием, уменьшал клеточное деление и увеличивал созревание этих клеток таким же образом, как это наблюдалось в сердцах рыбок данио. Нгуен говорит: «Было интересно видеть, что уроки, извлеченные из рыбок данио, можно было применить, поскольку это открывает новые возможности для использования LRRC10 в контексте новых методов лечения пациентов».

Клиническое воздействие

Результаты исследования, опубликованные в журнале Science , показывают, что LRRC10 может способствовать дальнейшему созреванию клеток сердечной мышцы за счет контроля их обработки кальцием. Это может помочь ученым, которые пытаются решить проблему отсутствия регенеративной способности сердца млекопитающих, пересаживая выращенные в лаборатории клетки сердечной мышцы в поврежденное сердце. Хотя эта потенциальная терапия является многообещающей, результаты показали, что эти выращенные в лаборатории клетки все еще незрелые и не могут должным образом общаться с остальной частью сердца, что приводит к аномальным сокращениям, называемым аритмиями.

«Хотя необходимы дополнительные исследования, чтобы точно определить, насколько зрелыми являются эти выращенные в лаборатории клетки сердечной мышцы при лечении LRRC10, возможно, увеличение созревания улучшит их интеграцию после трансплантации», — говорит Джероен Баккерс, последний автор исследования.

«Кроме того, современные модели сердечных заболеваний часто основаны на незрелых, выращенных в лаборатории клетках сердечной мышцы. 90% перспективных лекарств-кандидатов, обнаруженных в лаборатории, не доходят до клиники, и незрелость этих клеток может быть одним из факторов, способствующих этому. низкий показатель успеха. Наши результаты показывают, что LRRC10 также может повысить актуальность этих моделей».

Таким образом, LRRC10 может внести важный вклад в создание выращенных в лаборатории клеток сердечной мышцы , которые более точно представляют типичное сердце взрослого человека, что повышает шансы на разработку новых успешных методов лечения сердечно-сосудистых заболеваний.

Раскрыт ключевой механизм регенерации сердца



Новости партнеров