Это факт, что во время серьёзного сердечного приступа, заканчивающегося инфарктом миокарда, в сердце гибнет порядка одного миллиарда клеток. После этого, если человек выживает, утраченная ткань заменяется рубцовой тканью, что может привести в последующем к сердечной недостаточности, аритмии и смерти.
В новом исследовании ученые из Университета Цукуба показали, как клетки в рубцовой ткани могут быть преобразованы в клетки сердечной мышцы, эффективно регенерируя поврежденное сердце.
Поврежденное сердце человека и грызунов не обладает способностью к регенерации после травмы. Поэтому единственный способ для сердца заменить утраченный участок – это построить вместо неё рубцовую ткань.
Давняя цель в этой лечения инфарктов миокарда состояла в том, чтобы найти способ перепрограммировать фибробласты (клетки, которые производят соединительную ткань в рубце) в кардиомиоциты – работающие мышечные клетки сердечной мышцы.
В этом случае можно избежать неотвратимое развитие (при утрате крупного участка мышечной ткани), сердечную недостаточность и другие осложнения, ведущие со временем к преждевременной смерти больного.
Предыдущие исследования показали, что можно вызвать развитие кардиомиоцитов, путем прямого введения безвредного вируса, несущего набор сердечных транскрипционных факторов, белков, управляющих экспрессией генов, необходимых клеткам сердечной мышцы для их формирования и функционирования.
Это уже наблюдали при опытах над грызунами после искусственно вызванного сердечного приступа. Однако происхождение и функциональное значение этих новообразованных клеток сердечной мышцы до сих пор однозначно не определено.
Прямое перепрограммирование сердца имеет большой потенциал для регенерации сердца и лечения инфаркта миокарда.
Однако при введении транскрипционных факторов видимые кардиомиоциты могут образовываться либо путем превращения фибробластов в новые кардиомиоциты, либо путем слияния фибробластов с существующими кардиомиоцитами.
Разница в том, что только первый процесс, который мы называем "прямым перепрограммированием", вносит существенный вклад в регенерацию.
Цель исследования под руководством Масаки Иэда, ведущего автора исследования и профессорв Университета Цукуба состояла в том, чтобы определить, как образуются новые кардиомиоциты при введении сердечных транскрипционных факторов после инфаркта миокарда.
Чтобы достичь своей цели, исследователи сначала создали мышей, у которых все клетки излучали красную флуоресценцию. Мыши были модифицированы таким образом, что фибробласты испускали зеленую флуоресценцию после обработки препаратом тамоксифен.
В результате, при осмотре сердца после лечения тамоксифеном клетки, испускавшие как красную, так и зеленую флуоресценцию, указывали на то, что произошло слияние клеток между фибробластами и кардиомиоцитами.
И наоборот, наличие зеленой флуоресценции указывало на прямое перепрограммирование фибробластов в кардиомиоциты.
Оснащенные инструментами для решения своего исследовательского вопроса, исследователи использовали мышиную модель сердечного приступа и лечили мышей тамоксифеном.
В то время как в контрольной группе прямого перепрограммирования не было, исследователи обнаружили 1-1, 5% непосредственно перепрограммированных клеток, когда мышам вводили вирус, несущий сердечные факторы транскрипции.
В обеих группах наблюдалось минимальное слияние клеток. Эти результаты свидетельствуют о том, что основным путем генерации новых клеток сердечной мышцы этим методом является перепрограммирование фибробластов непосредственно в кардиомиоциты.
"Это поразительные результаты, которые показывают, что фибробласты могут быть непосредственно перепрограммированы в кардиомиоциты. Наши результаты демонстрируют захватывающий потенциал прямого перепрограммирования как стратегии регенерации сердца после инфаркта миокарда", - говорит профессор Иеда.
ИСТОЧНИК: Isomi, M., et al. (2021) Overexpression of Gata4, Mef2c, and Tbx5 Generates Induced Cardiomyocytes Via Direct Reprogramming and Rare Fusion in the Heart. Circulation. doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.120.05279
Journal information