Препятствие для восстановления мышечной ткани сердца

  • 18 мая, 2018
    0 Comments

    У всех млекопитающих сердце не восстанавливается: новые клетки (кардиомиоциты) появляются в нем только во время эмбрионального развития, а стволовые клетки, из которых они появляются, сразу после рождения засыпают. Поэтому после инфаркта на поврежденных участках сердечной мышцы вместо мышечных клеток, которые могли бы сокращаться, появляется соединительная ткань в виде рубца.

    Однако в 2011 году кардиолог Хешем Садек (Hesham Sadek) с коллегами из Техасского университета внезапно обнаружили, что у молодых мышей сердце способно быстро регенерировать. После хирургического удаления у однодневных мышат кусочка сердечной мышцы утраченный объём ткани полностью восстанавливался в течение трёх недель, а через два месяца желудочек уже работал как, как если бы никакого повреждения не было. 

    Способность к восстановлению сердца держалась семь дней, у семидневных животных желудочек уже не регенерировал. Любопытней всего было то, что регенерация происходила не за счёт стволовых клеток, а за счёт обычных зрелых клеток сердечной мускулатуры, которые, видимо, вдруг вспоминали, как надо делиться.

    Результаты попытались воспроизвести в других исследовательских группах, однако удалось это не всем. Впрочем, были и те, кто все же сумел сам увидеть, как восстанавливается сердечная мышца, и среди них оказались Анхель Райа (Ángel Raya) и его коллеги из Барселонского центра регенеративной медицины. Но их целью было не просто увидеть тот же самый результат – они хотели понять, почему способность к восстановлению так быстро угасает. Очевидно, в новорожденном сердце происходят какие-то изменения, и понять, что это за изменения, можно, только проанализировав активность генов в кардиомиоцитах.

    В новых экспериментах сердце восстанавливалось только в том случае, если повреждение случалось не позже первого дня жизни; если же мышам было уже хотя бы два дня от роду, то на сердечной мышце появлялся характерный рубец (то есть восстановительных способностей хватало не на неделю, а на гораздо меньший срок). Можно было бы предположить, что через день после появления на свет в сердечных клетках отключаются гены, управляющие клеточным делением. 

    Однако все оказалось не так: в статье в Science Advances говорится, что различия между «однодневным» и «двухдневным» сердцем были в генах, имеющих отношение к внеклеточному веществу, или внеклеточному матриксу. Это вещество есть во всех тканях и органах, где-то его больше, где-то меньше, но в целом оно помогает органу держать форму, обеспечивает механическую поддержку и помогает клеткам общаться друг с другом и поддерживать рабочую среду вокруг себя. 

    В состав внеклеточного матрикса входят разнообразные биомолекулы, синтезом которых управляют определенные гены. И вот оказалось, что гены, стимулирующие накопление межклеточного вещества в сердце, через день после рождения становятся очень активны, а само сердце на второй день становится на 50% жестче и плотнее, чем за день до того.

    Более того, когда в сердце мышат попытались отключить фермент, который нужен для формирования межклеточного матрикса, то сердечная мышца продолжала восстанавливаться даже три дня спустя. Можно предположить, что сердечная мышца вполне может регенерировать, если ей не мешает накапливающаяся межклеточная соединительная ткань. Но, конечно, если думать о каком-то лечении, то тут должен быть иной способ простимулировать восстановление сердца, нежели запрет на межклеточное вещество – все-таки если его будет мало, сердце тоже вряд ли сможет работать, как надо.

    Правда, некоторые специалисты усомнились в том, что здесь имело место именно восстановление. Пусть соединительнотканные шрамы на сердце и впрямь не образуются – нужно, чтобы там появились мышечные волокна. 

    Сам Анхель Райа утверждает, что в местах повреждений на сердцах у мышей действительно появлялась мышечная ткань; но, так или иначе, результаты придется еще неоднократно перепроверять – тем более, что они касаются такой противоречивой темы, как восстановление сердца.

    Оригинал: Кирилл Стасевич, Наука и жизнь https://www.nkj.ru/news/33727/

  • Экспертная колонка

    27 марта 2017

    Термин «стволовые клетки» придумал русский ученый А.А. Максимов еще в начале прошлого века, исследуя процесс кроветворения, затем А.Я. Фриденштейн доказал наличие других, не только кроветворных стволовых клеток. С тех пор мировая наука существенно продвинулась в изучении этого вопроса.

    Сегодня известно, что стволовые клетки являются основой самоподдержания и обновления организма человека. Установлено, что они входят в состав не только костного мозга, но и соматических и висцеральных тканей нашего организма. С различной степенью регулярности эти клетки обновляются, тем самым поддерживая здоровье человека на должном уровне.

    Некоторые клетки организма обновляются раз в две недели, а другие – раз в год, третьи – не обновляются совсем (например, нейроны), однако возраст и болезни уменьшают их количество. Таким образом, резерв стволовых клеток, «перезагружающих» и «ремонтирующих» наш организм истощается. Стало очевидно, что нужно повышать их потенциал, для чего можно, например, изымать стволовые клетки из организма, приумножать их в сотни, тысячи раз и вводить обратно. Кроме того, ученые с помощью стволовых клеток научились выращивать ткани и некоторые органы.

    Однако академик считает, что это не решит проблемы, потому что благодаря развитию медицины продолжительность жизни человека растет с каждым годом. Это может приводить к тому, что будет появляться все больше пациентов, которые будут нуждаться в органах для трансплантации: сердце, почках, печени, легких.

    Решение проблемы и логичное развитие регенеративной медицины он видит не в том, чтобы искусственно вырастить орган и подсадить его человеку (своего рода «паллиативное решение проблемы»), но научиться контролировать обновление клеток и программировать эту регенерацию внутри человеческого организма.

  • Видео недели

    Ученые из клиники Майо решили изучить влияние микрогравитации на рост и биологические свойства стволовых клеток, для чего в ближайшее время будет подготовлен эксперимент по культивирования стволовых клеток человека на МКС. Спицалисты считают, что микрогравитация и невесомость могут не просто менять регенеративный потенциал стволовых клеток, но и стать новым способом более эффективного культивирования и найти свое применение в тканевой инженерии.

  • Twitter лента