Учените са установили причината за липсата на способност за регенериране на клетките на сърдечния мускул

Изследователи на стволови клетки от Калифорнийския университет в Лос Анджелис са открили защо възрастните сърдечни мускулни клетки, наречени кардиомиоцити, са загубили способността си да се размножават и може да обяснят защо човешкото сърце има толкова ограничен капацитет за регенерация.

Изследването, проведено върху клетъчни линии и мишки, може да доведе до разработването на методи за препрограмиране на сърдечните мускулни клетки директно в сърцата на пациентите, което ще им позволи да създават нови мускули и да поправят уврежданията, каза д-р Роб Маклелан от Центъра за регенеративна медицина и изследвания на стволови клетки „Или и Едит Броуд“ в Калифорнийския университет в Лос Анджелис.

За разлика от тритоните и саламандрите, тялото на възрастния човек не може спонтанно да регенерира увредени органи като сърцето. Последните проучвания обаче показват, че бозайниците имат способността да регенерират сърцето за много кратък период от време – през първата седмица от живота. След това тази способност се губи. Но ако някога е била налице, може би може да бъде възстановена?

Публикувано в рецензирания Journal of Cell Biology, изследването на д-р Маклелан показва, че е възможно да се върне клетъчният часовник към времето, когато кардиомиоцитите са имали способността да се размножават и да възстановяват сърдечния мускул.

„Саламандрите и други по-нисши организми имат способността да дедиференцират своите кардиомиоцити или да ги връщат към по-ранно, по-примитивно състояние, което позволява на тези клетки да влязат отново в клетъчния цикъл, създавайки нов сърдечен мускул“, казва д-р Маклелан, доцент по кардиология и физиология. „При бозайниците този потенциал е загубен. Ако знаехме как да го възстановим или знаехме причината, поради която възрастните кардиомиоцити не се размножават, бихме могли да се опитаме да намерим начин да регенерираме сърцето, използвайки собствените методи на природата.“

Кардиомиоцитите произлизат от прогениторни стволови клетки или прекурсорни клетки, които формират сърцето чрез пролиферация. След като сърцето се формира, миоцитите се трансформират от незрели в зрели клетки, които вече не са способни да се възпроизвеждат. При тритоните и саламандрите нещата са различни: техните кардиомиоцити могат да се върнат към незряло или примитивно състояние и, отново придобивайки способността да се размножават, да поправят уврежданията и след това да се трансформират обратно в зрели клетки.

Според д-р Маклелан, причината, поради която човешките кардиомиоцити не са в състояние да правят същото, е съвсем проста: в по-примитивното си състояние кардиомиоцитите губят способността си да се свиват нормално, което е жизненоважно за правилното функциониране на сърцето. Тъй като хората са много по-големи от тритоните и саламандрите, сърцата ни е трябвало да бъдат много по-ефективни, за да поддържат оптимално кръвно налягане и нормално кръвообращение.

„С еволюцията си, за да поддържаме оптимално кръвно налягане и кръвообращение, трябваше да се откажем от способността си да регенерираме сърдечния мускул“, казва Маклелан. „Това, което получихме, бяха по-ефективни сърдечни мускулни клетки и сърце. Но това беше компромис.“

Д-р Маклелан вярва, че временното инхибиране на експресията на протеини, които блокират механизмите на клетъчния цикъл, може да принуди възрастните кардиомиоцити да се върнат към клетъчния цикъл, т.е. да пролиферират. Тези методи би трябвало да са обратими, така че ефектът от насочването към протеините, отговорни за пролиферацията, да изчезне след възстановяване на увреждането. След това кардиомиоцитите биха се върнали към зрели клетки и биха започнали да помагат на възстановения сърдечен мускул да се свива. За да елиминира протеините, които поддържат миоцитите в зряло състояние, д-р Маклелан вече обмисля използването на наночастици за доставяне на малки интерфериращи РНК до сърцето.

При миокарден инфаркт част от сърцето вече не се снабдява с кислород и кардиомиоцитите умират, като се заместват от белегова тъкан. Не е трудно да се открие увредената област на сърцето и ако се разработи метод за препрограмиране на собствените миоцити на пациента, в увредената област може да се въведе система, която контролира активността на желания протеин и е способна да върне миоцитите в примитивно състояние. Това ще позволи мъртвият сърдечен мускул да бъде заменен с жив.

„Способността на нисшите организми да се регенерират и защо това не се случва при хората се обсъжда от дълго време. Това е първата статия, която дава обяснение защо това се случва“, коментира работата си професор Маклелан.

Много се говори за използването на човешки ембрионални стволови клетки (hESCs) или препрограмирани индуцирани плурипотентни стволови клетки (iPSCs) за регенериране на сърцето. Не е известно обаче каква степен на регенерация може да се постигне или колко значителни биха могли да бъдат ползите.

„Според мен това е потенциален механизъм за регенериране на сърдечния мускул без използване на стволови клетки“, казва д-р Маклелан. „В този случай всеки човек би се превърнал в източник на клетки за собствената си регенерация.“

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ]