Недавние исследования близнецов показали новые способы восстановления поврежденного сердца.
Сердечная недостаточность поражает по меньшей мере 26 миллионов человек во всем мире и является причиной многочисленных смертельных исходов. В связи со старением населения забота о сердце становится все более актуальной, что приводит к росту расходов. Достигнуты значительные успехи в лечении сердечных заболеваний , и предпринимается множество профилактических мер, однако смертность и заболеваемость по-прежнему очень высоки. Доступно очень мало вариантов лечения, и в основном оно сводится к трансплантации сердца для пациентов, находящихся на терминальной стадии и прогрессирующих до полной сердечной недостаточности.
Наш организм обладает необычайной способностью к самовосстановлению. Например, печень может регенерировать после повреждения, кожа — в большинстве случаев, а одна почка может заменить две. К сожалению, это не относится к большинству наших жизненно важных органов, включая сердце. Когда человеческое сердце повреждается — в результате болезни или травмы — повреждение становится необратимым. Например, после инфаркта миллионы или миллиарды клеток сердечной мышцы могут быть потеряны навсегда. Эта потеря постепенно ослабляет сердце и приводит к серьезным состояниям, таким как сердечная недостаточность или рубцы на сердце, которые могут оказаться смертельными. Сердечная недостаточность обычно возникает, когда кардиомиоциты (тип клеток) становятся дефицитными. В отличие от тритонов и саламандр, взрослые люди не могут спонтанно восстанавливать поврежденные органы, такие как сердце. В эмбрионе человека или во время внутриутробного развития ребенка клетки сердца делятся и размножаются, что помогает сердцу расти и развиваться в течение девяти месяцев. Но млекопитающие, включая человека, не обладают способностью к регенерации сердца, поскольку они теряют эту способность впоследствии и полностью примерно через неделю после рождения. Клетки сердечной мышцы теряют способность делиться и размножаться, и поэтому не могут регенерировать. Это справедливо и для других клеток человека – головного мозга, спинного мозга и т. д. Поскольку эти взрослые клетки не могут делиться, организм человека не может заменить поврежденные или утраченные клетки, что приводит к заболеваниям. Хотя именно поэтому никогда не бывает опухолей сердца – опухоли возникают из-за неконтролируемого роста клеток. Однако, если удастся заставить эти клетки снова делиться, это может привести к «регенерации» ряда тканей и помочь восстановить орган.
Единственный вариант для любого человека, страдающего от слабого или поврежденного сердца , или от сердечного заболевания, — это пересадка сердца. Однако существует множество факторов, которые обычно препятствуют проведению трансплантации у большинства пациентов. Во-первых, донорское сердце должно быть здоровым до смерти донора, то есть его следует брать у молодых людей, умерших от болезней или травм, и эти состояния никак не повлияли на их сердце . Потенциальный пациент-реципиент должен соответствовать донорскому сердцу, чтобы получить трансплантат. Это означает длительное ожидание. В качестве возможной альтернативы, потенциальная возможность создания новой мышечной ткани в сердце посредством деления клеток может дать надежду миллионам людей с поврежденным сердцем. Многие процедуры были опробованы и протестированы научным сообществом, однако результаты пока неудовлетворительны.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Cell, исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (США) впервые разработали эффективный и стабильный метод на животных моделях, позволяющий заставить взрослые клетки сердца (кардиомиоциты) делиться и, таким образом, потенциально восстанавливать поврежденную часть сердца¹ . Авторы идентифицировали четыре гена, участвующих в делении клеток (то есть клеток, которые размножаются самостоятельно). Когда эти гены были объединены с генами, которые заставляют зрелые кардиомиоциты снова вступать в клеточный цикл, они увидели, что клетки делятся и размножаются. Таким образом, когда функция этих четырех важных генов была усилена, сердечная ткань продемонстрировала регенерацию. После сердечной недостаточности у пациента эта комбинация улучшает функцию сердца. В текущем исследовании кардиомиоциты показали деление на 15-20 процентов (по сравнению с 1 процентом в более ранних исследованиях), что подтверждает надежность и эффективность этого исследования. Это исследование технически может быть распространено на другие органы, поскольку эти четыре гена являются общей чертой. Это очень важная работа, поскольку любое исследование сердца , во-первых, очень сложно, а во-вторых, введение генов должно проводиться с осторожностью, чтобы не вызвать образование опухолей в организме. Эта работа может стать очень эффективным методом регенерации сердца, а также других органов.
Другое исследование, проведенное Институтом стволовых клеток Кембриджского университета (Великобритания), разработало инновационный способ восстановления сердечной ткани, благодаря которому донор вообще не потребуется² . Они использовали стволовые клетки для выращивания в лаборатории живых фрагментов «сердечной мышцы» размером всего 2.5 квадратных сантиметра, но они выглядят как мощный потенциальный инструмент для лечения пациентов с сердечной недостаточностью. Эти фрагменты имеют большие перспективы естественной ассимиляции в сердце пациента, то есть это «полностью функциональная» ткань, которая бьется и сокращается так же, как нормальная сердечная мышца. Более ранний подход к инъекции стволовых клеток в организм для восстановления сердца оказался неудачным, поскольку стволовые клетки не оставались в сердечной мышце, а терялись в крови. Нынешний фрагмент представляет собой «живую» и «бьющуюся» сердечную ткань, которую можно прикрепить к органу (в данном случае к сердцу ), и таким образом можно восстановить любые повреждения. Такие фрагменты можно выращивать по мере необходимости для пациентов. Это, по сути, позволит избежать необходимости ждать подходящего донора. Эти трансплантаты также можно выращивать, используя собственные клетки пациента с сердечным заболеванием , что исключает риски, связанные с трансплантацией органов. Приживление трансплантата в поврежденном сердце — инвазивная процедура, требующая правильных электрических импульсов для обеспечения нормальной работы сердца и его интеграции с трансплантатом. Однако риски, связанные с такой процедурой, лучше, чем при полной трансплантации сердца, которая является гораздо более инвазивной. Команда готовится к испытаниям на животных и клиническим испытаниям в течение 5 лет, прежде чем этот метод сможет широко применяться для лечения пациентов с сердечными заболеваниями.
Источник (ы)
1. Мохамед и др. 2018. Регуляция клеточного цикла для стимуляции пролиферации кардиомиоцитов у взрослых и регенерации сердца. Cell . https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.02.014
2. Кембриджский университет, 2018. Залечивание разбитого сердца. http://www.cam.ac.uk/research/features/patching-up-a-broken-heart . [Дата обращения: 1 мая 2018]
