Нещодавні дослідження близнюків показали нові способи регенерації пошкодженого серця
Серцева недостатність вражає принаймні 26 мільйонів людей у всьому світі та є причиною численних летальних випадків. Через зростання старіння населення, турбота про серце стає потребою, що призводить до зростання витрат. Були досягнуті значні успіхи в терапевтичному лікуванні серце і вживається багато профілактичних заходів, однак смертність і захворюваність все ще дуже високі. Доступно дуже мало варіантів лікування, і в основному воно ґрунтується на пересадці серця для пацієнтів, які дійсно знаходяться на кінцевій стадії та прогресують до повної серцевої недостатності.
Наше тіло справді має надзвичайну здатність до самовідновлення, наприклад, печінка може відновлюватися, коли вона пошкоджена, наша шкіра також у більшості випадків, і одна нирка може взяти на себе функції двох. На жаль, це не так для більшості наших життєво важливих органів, включаючи серце. Коли людське серце пошкоджено – спричинене хворобою чи травмою – пошкодження є постійним. Наприклад, після серцевого нападу мільйони чи мільярди клітин серцевого м’яза можуть бути втрачені назавжди. Ця втрата поступово послаблює серце і призводить до таких серйозних захворювань, як серцева недостатність або рубців на серці, які можуть виявитися смертельними. Серцева недостатність зазвичай виникає, коли кардіоміоцити (тип клітин) стають дефіцитними. На відміну від тритонів і саламандр, дорослі люди не можуть спонтанно відростити пошкоджені органи, такі як серце. У людського ембріона або коли дитина росте в утробі матері, серце клітини діляться і розмножуються, що допомагає серцю рости і розвиватися протягом дев'яти місяців. Але ссавці, включаючи людей, не мають здатності відновлювати серце, оскільки вони втрачають цю здатність згодом і повністю приблизно через тиждень після народження. Клітини серцевого м'яза втрачають здатність ділитися і розмножуватися і, отже, не можуть відновлюватися. Це вірно і для інших людських клітин – мозку, спинний мозок і т. д. Оскільки ці дорослі клітини не можуть ділитися, людський організм не може замінити пошкоджені або втрачені клітини, що призводить до захворювань. Хоча це також є причиною того, що пухлини серця ніколи не буває – пухлини виникають через неконтрольований ріст клітин. Однак, якщо вдасться зробити можливим, щоб ці клітини знову поділилися, це може призвести до «регенерації» ряду тканин і сприяти відновленню органу.
Єдиний варіант, який має кожен, коли страждає від слабкого або пошкоджене серце або серцева хвороба - отримати трансплантацію серця. Це має безліч аспектів, які загалом впливають на те, щоб трансплантація стала реальністю у більшості пацієнтів. По-перше, серце, яке пожертвує «донор», має бути здоровим серцем до того, як донор помер, а це означає, що серце має бути зібрано у молодих людей, які померли через хворобу або травми, і ці умови не вплинули на їх серце в будь-якому випадку. Потенційний пацієнт-реципієнт повинен відповідати серцю донора, щоб отримати трансплантат. Це означає довге очікування. Як можлива альтернатива, потенціал для створення нових м’язів у серці за допомогою поділу клітин може дати надію мільйонам із пошкодженим серцем. Багато процедур було випробувано науковим співтовариством, однак результати поки що неефективні.
У новому дослідженні, опублікованому в Клітинка, Дослідники з Каліфорнійського університету в Сан-Франциско, США вперше розробили ефективний і стабільний метод на тваринних моделях, щоб змусити дорослі клітини серця (кардіоміоцити) розділитися і таким чином потенційно відновити пошкоджену частину серця.1. Автори ідентифікували чотири гени, які беруть участь у діленні клітин (тобто клітин, які розмножуються самі по собі). Коли ці гени об’єднали з генами, які змушують зрілі кардіоміоцити повертатися до клітинного циклу, вони побачили, що клітини діляться та розмножуються. Отже, коли функція цих чотирьох основних генів була посилена, серце тканина показала регенерацію. Після серцевої недостатності у хворого ця комбінація покращує роботу серця. Кардіоміоцити показали 15-20 відсотків поділу в поточному дослідженні (порівняно з 1 відсотком у попередніх дослідженнях), що підтверджує надійність і ефективність цього дослідження. Технічно це дослідження можна поширити на інші органи, оскільки ці чотири гени є спільною ознакою. Це дуже актуальна робота, оскільки будь-яке дослідження на тему серце по-перше, це дуже складно, а по-друге, доставку генів слід проводити обережно, щоб не викликати пухлини в організмі. Ця робота може перетворитися на дуже потужний підхід до регенерації серця та інших органів.
Інше дослідження Інституту стовбурових клітин Кембриджського університету, Великобританія, розробило інноваційний спосіб відновлення серце тканини, щоб донор взагалі не був би потрібен2. Вони використовували стовбурові клітини для вирощування живих ділянок «серцевого м’яза» в лабораторії, які мають лише 2.5 квадратних сантиметра, але вони виглядають як потужний потенційний інструмент для лікування пацієнтів із серцевою недостатністю. Ці пластирі мають гарну перспективу природного засвоєння пацієнтом серце тобто це «повністю функціональна» тканина, яка б’ється і скорочується так само, як звичайний серцевий м’яз. Попередній підхід до введення стовбурових клітин в організм для відновлення серця виявився невдалим, оскільки стовбурові клітини не залишалися в організмі. серце м’язи, але натомість загубилися в крові. Поточний пластир — це «жива» тканина серця, яка «б'ється», яку можна прикріпити до органу (у цьому випадку серце) і, отже, будь-які пошкодження можуть бути відремонтовані. Такі пластирі можна вирощувати, коли є попит на пацієнта. Це, по суті, перевищило б необхідність чекати відповідного донора. Ці плями також можна вирощувати за допомогою серце власних клітин пацієнта, що виключає ризики, пов’язані з трансплантацією органів. Асиміляція латки в a пошкоджене серце є інвазивною процедурою і вимагає правильних електричних імпульсів для створення серце бити добре інтегрований з патчем. Але ризики, пов’язані з такою процедурою, вищі, ніж повна трансплантація серця, яка є набагато більш інвазивною. Команда готується до випробувань на тваринах і клінічних випробувань протягом 5 років, перш ніж це можна буде широко використовувати серце пацієнти.
***
{Ви можете прочитати оригінальну дослідницьку роботу, натиснувши посилання DOI, наведене нижче в списку цитованих джерел(ів)}
Джерела
1. Мохамед та ін. 2018,. Регуляція клітинного циклу для стимуляції проліферації кардіоміоцитів у дорослих і регенерації серця. Осередок. https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.02.014
2. Кембриджський університет 2018. Латання розбитого серця. http://www.cam.ac.uk/research/features/patching-up-a-broken-heart. [Переглянуто 1 травня 2018 р.]
