В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature, ученые из Юго-Западного медицинского центра Университета Техаса (UT Southwestern Medical Center) обнаружили белок, который тормозит деление клеток в миокарде.
Актуальность проблемы
Современные фармацевтические методы лечения сердечной недостаточности, включая ингибиторы АПФ и бета-блокаторы, направлены на то, чтобы остановить порочный цикл повреждения миокарда. На сегодняшний день не существует методов восстановления миокарда.
Результаты научной работы
Полученные результаты могут в конечном итоге помочь регенерации сердечных клеток, предлагая совершенно новый способ лечения различных заболеваний, при которых повреждается миокард, включая сердечную недостаточность, вызванную вирусами, токсинами, артериальную гипертонию или инфаркт миокарда.
Автор исследования Хешам Садек (Hesham Sadek) с соавторами обнаружили, что миокард мышей может регенерировать после повреждения в первые несколько дней жизни, вызванные делением кардиомиоцитов. Однако к 7 дням эта способность полностью теряется, что является резким поворотным моментом, при котором деление этих клеток резко замедляется и сами клетки увеличиваются. Ученые обнаружили, что белок под названием Meis1, который попадает в категорию, известную как факторы, регулирующие активность генов, играет ключевую роль в остановке деления кардиомиоцитов. Тем не менее, объясняет он, хотя удаление этого гена у мышей расширяет окно деления кардиомиоцитов, этот эффект является временным: кардиомиоциты, лишенные этого гена, в конечном итоге замедляют и прекращают свое размножение. Исследователи задавались вопросом, существуют ли избыточные механизмы, которые останавливают деление клеток сердца, даже когда Meis1 отсутствует. С этой целью ученые изучили, какие другие факторы транскрипции могут отслеживать активность Meis1 в кардиомиоцитах. Ученые обнаружили ген Hoxb13, который отвечает всем требованиям. Садек отмечает, что другие белки семейства Hox действуют как шапероны к Meis1 в других типах клеток, переправляя Meis1 в клеточное ядро.
Чтобы лучше понять роль Hoxb13 в клетках сердца, исследователи генетически сконструировали мышей, у которых был удален ген, кодирующий Hoxb13. Эти мыши вели себя подобно тем, у которых был удален только ген Meis1 – окно для быстрого деления клеток сердца было увеличено, но все еще закрыто в течение нескольких недель. Когда исследователи ингибировали Hoxb13 в миокарде взрослых мышей, деление клеток было кратковременным, достаточным для предотвращения прогрессирующего ухудшения после индуцированного сердечного приступа, но недостаточным для значительного восстановления. Однако, когда исследователи ингибировали оба гена Meis1 и Hoxb13, кардиомиоциты у этих мышей вернулись к ранней стадии развития, уменьшились в размерах и начали активно делиться. После индуцированного сердечного приступа у этих мышей наблюдалось быстрое восстановление насосной функции сердца.
Имея четкие доказательства того, что Meis1 и Hoxb13 работают вместе, чтобы остановить деление клеток сердца в последующие дни после рождения, ученые искали, что в свою очередь может регулировать эти белки. Их эксперименты показывают, что ответом является кальциневрин, белок, который отвечает за регулирование активности других белков путем удаления их фосфатных групп. Поскольку кальциневрин играет ключевую роль при различных заболеваниях, таких как ревматический артрит, шизофрения, диабет и трансплантация органов, на рынке уже существует несколько лекарственных препаратов, нацеленных на этот белок. Исследователи могут в конечном итоге разработать стратегии для возобновления деления клеток сердца с помощью одного препарата или комбинаций, которые нацелены на любую часть этого регулирующего пути.
Авторы другого исследования заявили, что искусственный интеллект поможет спрогнозировать долгосрочные риски сердечного приступа.
