Ученые из Университета Джонса Хопкинса (Johns Hopkins University) идентифицировали ключевой молекулярный переключатель, регулирующий деление клеток сердца и обычно прекращающий этот процесс вскоре после рождения. По их мнению, это исследование поможет достичь успехов в восстановлении сердечной ткани, поврежденной инфарктом или другими заболеваниями.

Стрелки указывают на ранний признак
деления клетки сердечной мышцы.
(Фото: Johns Hopkins Medicine)

«Это исследование дает надежду, что однажды мы сможем найти способ восстановить способность клеток сердца к делению в ответ на повреждение, чтобы помочь пациентам со многими видами сердечных дисфункций», – говорит кардиолог Даниэль Джадж (Daniel Judge), MD, директор Центра наследственных болезней сердца (Center for Inherited Heart Diseases) Института сердца и сосудов (Heart and Vascular Institute) Джонса Хопкинса. «Благодаря делению клеток многие части нашего тела хорошо восстанавливаются. Исключение составляют сердце и головной мозг. Несмотря на то, что другие работы породили много ажиотажа вокруг возможности лечения стволовыми клетками, наше исследование предлагает совершенно другое направление в поиске путей восстановления поврежденного сердца».

В отличие от большинства других клеток организма, регулярно умирающих и регенерирующих, клетки сердца редко делятся после рождения. При повреждении в результате инфаркта, инфекций или других заболеваний ткань сердца не восстанавливается.

Открытия, сделанные доктором Джаджем, опубликованные онлайн в журнале Nature Communications, основаны на понимании значения одной генетической мутации, которая, очевидно, ответственна за то, что в очень редких случаях клетки сердца продолжают размножаться.

Это открытие, рассказывает доктор Джадж, началось с истории двух младенцев, брата и сестры, родившихся с интервалом в несколько лет. У обоих в возрасте нескольких недель была диагностирована сердечная недостаточность. Одному из них трансплантация сердца была проведена в трехмесячном, а другому – в пятимесячном возрасте. Когда патологоанатомы изучили их удаленные больные сердца, они были заинтригованы тем, что клетки сердца продолжали делиться – процесс, который в их возрасте уже должен был прекратиться.

Ученые начали поиск генетических аномалий, которыми можно было бы объяснить этот феномен, путем сканирования небольшого процента их генома, ответственного за кодирование белков. Особое внимание привлек к себе один из генов – ALMS1: у обоих больных детей было две его аномальные копии.

Ученые связались со своими коллегами из The Hospital for Sick Children в Торонто, Канада, которые наблюдали такую же пролиферацию клеток сердца у пяти своих маленьких пациентов, в том числе у двух пар братьев и сестер. Генетический анализ показал, что эти дети имели мутации в том же гене ALMS1, что, по-видимому, является причиной дефицита белка Алстрём (Alström), нарушающего способность клеток сердца своевременно прекращать деление. Безудержное деление может нести ответственность за губительное повреждение сердца у всех этих младенцев, считает Джадж.

Как оказалось, эти мутации связаны и с известным редким рецессивным заболеванием, известным как синдром Алстрёма, связанным с ожирением, диабетом, слепотой, потерей слуха и болезнями сердца.

В дальнейших экспериментах, вырастив мышиные клетки сердца, исследователи подавили в них ген ALMS1. По сравнению с клетками, несущими нормальный ген ALMS1, число клеток в образцах без этого гена увеличилось на 10 процентов. Затем исследователи связались со своими коллегами из Лаборатории Джексона (Jackson Laboratory), штат Мэн, которые создали штамм генетически модифицированных мышей с мутацией в ALMS1. Как оказалось, у животных старше двухнедельного возраста, несущих эту мутацию, наблюдалась усиленная пролиферация клеток сердца по сравнению с мышами с нормальной версией этого гена.

По мнению доктора Джаджа, точное понимание регуляторной роли мутации в ALMS1 активизирует поиск путей контролируемого восстановления ткани сердечной мышцы.

«Дети, которые помогли нам понять важность этого гена, родились с редким нарушением, приводящим к сердечной недостаточности и многим другим проблемам, таким как диабет, ожирение, слепота и глухота», – говорит он. «Теперь мы надеемся использовать это открытие, чтобы помочь миллионам других людей с заболеваниями сердца».

Однако ученый предупреждает, что манипулировать геном ALMS1 для восстановления ткани будет очень сложно, так как бесконтрольная пролиферация может привести к серьезным и даже смертельным осложнениям.

Оригинальная статья

Mutations in Alström protein impair terminal differentiation of cardiomyocytes