Новое исследование, проведенное исследователями Массачусетской больницы общего профиля (MGH), показывает важный шаг, который поможет человеческому сердцу восстановиться после инфаркта миокарда (ИМ).

Впервые исследователи сравнили образование рубцовой ткани в поврежденных сердцах рыбок данио и мышей, обнаружив, как потенциально обратить вспять необратимые рубцы, которые так вредны для сердец млекопитающих. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

«Мы первые, кто напрямую сравнил и показал очень фундаментальные различия в формировании рубцовой ткани у рыбок данио и млекопитающих», — говорит ведущий автор Эман А. Акам-Бакстер, доктор философии, исследователь Центра сердечно-сосудистых исследований MGH и инструктор. Доктор медицины в Гарвардской медицинской школе. «Результаты нашего исследования указывают на возможную новую цель для устранения рубцов после инфаркта миокарда , которая никогда раньше не была продемонстрирована».

Инфаркт миокарда вызывает гибель огромного количества клеток сердца. Чтобы восстановить травму, организм заменяет поврежденные и мертвые клетки рубцовой тканью. Первоначально рубцовая ткань полезна для сохранения сердца нетронутым. Но со временем рубцовая ткань становится постоянной частью сердечной мышцы, в результате чего сердце перекачивает кровь менее эффективно. Перегруженное сердце приводит к расширению рубцовой ткани, что приводит к необратимому повреждению сердца.

Образование постоянной рубцовой ткани после травмы сердца характерно для всех млекопитающих. Но рыбки данио обладают замечательной способностью полностью удалять рубцовую ткань после травмы, предоставляя место сердечным клеткам для регенерации и полного восстановления здорового сердца.

«В течение многих лет исследователи сосредоточивали свое внимание на свойствах кардиомиоцитов (клеток сердечной мышцы) и иммунных клеток в сердце рыбок данио, чтобы объяснить этот феномен», — объяснил Дэвид Сосновик, доктор медицинских наук, старший автор статьи.

«Однако никаких исследований, характеризующих природу коллагенового рубца у рыбок данио, не проводилось. Опыт доктора Акама-Бакстера в области синтетической и аналитической химии позволил нам подойти к этой проблеме под новым углом».

До сих пор не было возможности изучить образование рубцовой ткани в крошечном сердце рыбки данио с помощью визуализации. Для этого исследования исследователям сначала пришлось разработать зонд молекулярной визуализации, который они назвали TMR-O, который позволил им увидеть детали рубцов внутри сердец рыбок данио и мышиных моделей сердечного повреждения.

Рубцовая ткань состоит из коллагена — длинных нитей белка, которые связываются друг с другом, образуя волокна, придающие рубцовой ткани ее структуру и стабильность. Процесс связывания молекул коллагена называется сшивкой.

«Думайте о сшитом коллагене как о сети длинных нитей белка, связанных вместе», — объясняет Акам-Бакстер. «Руки на нескольких точках каждой белковой цепи сжимают противоположную цепь, как рукопожатие».

Зонд, который разработали исследователи, был прикреплен к каждой руке и обеспечивал флуоресцентную информацию о том, как сшивается коллаген.

Исследователи уже давно полагают, что степень сшивки коллагена является ключом к тому, является ли рубец рассасывающимся или постоянным. Но когда исследователи MGH проверили эту гипотезу, они обнаружили, что количество перекрестных связей было одинаковым у рыбок данио и мышей после травмы сердца. Однако тип перекрестной связи был другим.

«В сердце мыши химическая природа поперечных связей коллагена была очень зрелой и образовывала структуру, которую не могут разрушить антифибротические ферменты в организме. Напротив, поперечные связи у рыбок данио напоминали более свободное рукопожатие. », — говорит Акам-Бакстер. «Поперечные связи в сердце рыбок данио сохранились в химически незрелой форме, которую можно разрушить, и это позволило рассасывать фиброзные рубцы и заменять их регенерированными клетками сердца».

Авторы также показали, что поперечные связи, которые образуются в сердцах мышей, являются результатом химической модификации (гидроксилирования лизина) нитей коллагена у мышей, и что это не происходит в такой же степени в сердце рыбок данио.

Эта модификация производится ферментом лизилгидроксилазой 2; этот фермент связан с постоянным рубцеванием других органов при фиброзных заболеваниях.

«Никто не изучал эффект блокировки этого фермента при сердечном приступе», — говорит Акам-Бакстер. Ее исследовательская группа изучает, может ли ингибирование этого фермента эффективно предотвратить необратимые рубцы в сердце после ИМ. Исследователи также изучат, можно ли восстановить рубцовую ткань в других органах.

«Количество смертей и сердечной недостаточности, возникающей в результате рубцов после ИМ, ошеломляет», — говорит Акам-Бакстер. «И фиброзные заболевания также являются причиной огромного количества смертей. Если мы сможем найти общую особенность обращения вспять рубцовой ткани во многих органах, мы потенциально сможем спасти много жизней».