Учёные научились запускать процесс регенерации сердечной мышцы

Регенерация – невероятная способность живого организма восстанавливать функциональную структуру повреждённых тканей и даже целых органов, которая понижается по мере повышения организма в эволюционном ряду. В человеческом теле лишь некоторые ткани сохранили столь ценную способность: эпидермис, его производные и костная ткань. В остальных случаях происходит рубцевание или гипертрофия. Гипертрофия позволяет печени или селезёнке компенсировать утраченные доли и восстановить исходный объём за счёт разрастания сохранившихся клеток. Возможности регенерировать лишено и сердце человека: последствием тяжёлых повреждений является рубцевание сердечной мышцы. Однако учёные Юго-Западного медицинского центра при Техасском университете обнаружили комплекс протеинов, дезактивация которого может запустить временный процесс регенерации тканей.

Учёные научились запускать процесс регенерации сердечной мышцы
lightsource/Depositphotos

Бесперебойная работа системы кровообращения – основополагающее условие функционирования здорового человека. Многие заболевания сердца опасны тем, что они непременно влекут за собой необратимые нарушения работы органа. После первого сердечного приступа или инфаркта часть тканей отмирает, превращаясь в неспособный к сокращению рубец. Наличие таких рубцов делает сердце ещё более подверженным новым нарушениям кровообращения и электропроводности.

Shutterstock

Учёных давно привлекает проблема восстановления утраченных в результате болезней или травм органов человека. В ходе ряда исследований биологи обнаружили, что у некоторых видов млекопитающих, в частности, у мышей, сердечные волокна сохраняют способность регенерировать на протяжении первых дней после рождения. Примерно через неделю сердце теряет это «волшебное» свойство. Исследователи тут же занялись поиском возможностей обратить процессы, которые тормозят регенерацию тканей.

Учёные научились запускать процесс регенерации сердечной мышцы
Megan McCain / Mira Nameth

В ходе нового исследования учёные Юго-Западного медицинского центра при Техасском университете сумели идентифицировать комплекс из трёх протеинов, которые останавливают деление клеток сердечной мышцы. Экспериментальная часть исследования заключалась в «отключении» протеинов Meis1, Hoxb13 и кальциневрина на генетическом уровне с целью наблюдения последствий такого вмешательства для сердечных мышц мышей.

Изначально команда исследователей попыталась ограничиться изменением только одного из протеинов комплекса – Meis1. Дезактивировав ген, который отвечает за производство данного белка, учёные обнаружили, что его отсутствие лишь незначительно увеличило период активной регенерации сердца у новорождённых мышей.

Идентификация Hoxb13 как сопутствующего протеину Meis1 в процессе постнатального деления кардиомиоцитов / UT Southwestern / Nature

Затем они проделали то же самое с геном, отвечающим за кодировку протеина Hoxb13. Направленное «отключение» белка Hoxb13 показало примерно те же результаты, что и в случае с Meis1. Поочерёдная дезактивация протеинов в организме взрослых особей, перенёсших сердечный приступ, позволила предотвратить деградацию сердечной мышцы, но не способствовала её регенерации.

Сокращение активности протеинов Meis1 / Hoxb13 в организме взрослой мыши способствует предотвращению деградации сердечной мышцы / UT Southwestern / Nature

Более многообещающими оказались эксперименты при одновременном бездействии белков Meis1 и Hoxb13. В таких случаях клетки сердечной мышцы уменьшались в размере и начинали ускоренно делиться, имитируя процессы, происходящие на ранних стадиях внутриутробного развития мышей. При такой степени регенерации у животных почти полностью восстанавливалась функция сердечной мышцы, пострадавшей после острого нарушения кровообращения.

Учёные научились запускать процесс регенерации сердечной мышцы
Одновременное «отключение» протеинов Meis1 и Hoxb13 продлевает период деления клеток сердечной мышцы / UT Southwestern / Nature

Пока что результаты исследования применимы только к мышам. Однако учёные считают, что в будущем эти знания можно будет применить при разработке лекарственных средств, направленных на предупреждение обширного повреждения сердечной мышцы в результате инфаркта или сердечного приступа. Даже кратковременное увеличение скорости деления клеток приведёт к повышению шансов на позитивный исход в лечении пациента.

Учёные научились запускать процесс регенерации сердечной мышцы
Влияние направленного выключения экспрессии генов, кодирующих Meis1 и Hoxb13, на деление саркомер и клеток мышечной ткани / UT Southwestern / Nature

Наиболее многообещающие результаты показало «отключение» третьего протеина – кальциневрина. Этот белок относится к группе протеинфосфатаз, которые регулирует выработку факторов транскрипции. Кальциневрин отвечает за синтез протеинов Meis1 и Hoxb13, являющихся факторами транскрипции, потому дезактивировав его, можно избавиться сразу от всего комплекса. Взаимосвязь между этими протеинами оказалась неожиданно приятным открытием, ведь в медицине уже существуют лекарственные средства, способные приостановить выработку кальциневрина. Препараты, известные как ингибиторы кальциневрина, применяют для лечения целого спектра аутоиммунных и ревматических болезней, а также при трансплантации органов.

 

Учёные научились запускать процесс регенерации сердечной мышцы
Кальциневрин отвечает за синтез протеинов Meis1 и Hoxb13, являющихся факторами транскрипции / UT Southwestern / Nature
Повышение активности кальциневрина тормозит процесс деления клеток сердечной мышцы / UT Southwestern / Nature

Главный научный сотрудник проекта Хешам Садек пояснил, что подобные препараты имеют противовоспалительное и иммуносупрессивное действие. Доктор Садек считает, что для лечения пациентов, перенёсших сердечный приступ, можно попробовать адаптировать уже существующие лекарственные средства. Однако даже в случае неудачи новые горизонты в исследовании фундаментальных механизмов деления клеток сердечной мышцы приближают учёных к изобретению действенных методов регенерации тканей.

Поделиться в соцсетях

Добавить комментарий