Регенерация клеток сердца

Инфаркт миокарда — одно из самых распространенных смертельных заболеваний, регистрирующихся в США каждые 34 секунды. Мало кто из пациентов знает, что после инфаркта часть сердечной мышцы остается поврежденной, увеличивая в будущем риск развития сердечной недостаточности или другого кардиоваскулярного заболевания. Несмотря на краткосрочность сердечного приступа, клетки человеческого сердца крайне редко регенерируют (в отличие от клеток крови, волос или кожи). Исследователи Института Вейцмана в Израиле задались вопросом, не могут ли кардиомиоциты быть запрограммированы таким образом, чтобы восстановить повреждения сердечной мышцы.

Проф. Эльдад Цахор и Др. Габриель Д’Ува пришли к пониманию того, почему клетки сердечной мышцы мышей не восстанавливаются после повреждения. Эта информация может быть ключом к разработке лечения сердечных заболеваний до и после перенесенного сердечного приступа, если исследователи смогут регенерировать клетки сердца человека.

Используя знания об эмбриональном развитии, особенно в отношении сердца, проф. Цахор изучил проблему отсутствия саморегенерации у кардиомиоцитов. Животные, например, саламандра и полосатый данио обладают этой способностью, и, хотя у них не случается инфарктов, они могут восстанавливать сердце после незначительных кардиоваскулярных событий.

«Существует множество теорий, поясняющих, почему человеческое сердце не способно к этому, — говорит соавтор исследования профессор Ричард Харви в интервью The Guardian. — Одна из них объясняет неспособность к регенерации более сложной иммунной системой человека».

Проф. Цахор и Др. Д’Ува изучили белок, имеющий первостепенное значение в развитии сердца — ERBB2, а также фактор роста нейрегулин 1 (NRG1) — они работают совместно при формировании сердца у мышей. ERBB2 — специфический рецептор или белок, передающий внешнюю информацию в клетку, нейрегулином 1 стимулирует рост клеток миокарда. Исследователи отметили, что кардиомиоциты регенерируются у новорожденных мышей, однако через семь дней этот процесс останавливается.

Путем исключения команда ученых обнаружила причину того, что новорожденные мыши обладали способностью к регенерации сердечных клеток, а семидневные мыши — нет, это связано с количеством специфического рецептора ERBB2 в клеточных мембранах. Изолируя этот фактор, они создали мышей, которые не обладали ERBB2 и у них было чрезвычайно малое количество кардиомиоцитов, а имеющиеся клетки сердца были очень тонкими и не регенерировались. Каогда ERBB2 был введен взрослым мышам, у них образовывалось избыточное количество кардиомиоцитов, формировалось гигантское сердце, которое было неспособно обеспечить кровоток.

Эти открытия привели ученых к такой гипотезе: если ERRB2 мог бы быть активирован у взрослого, перенесшего сердечный приступ, то стала бы возможной регенерация кардиомиоцитов и устранение их повреждения. Исследователи наблюдали положительные результаты у взрослых мышей, перенесших инфаркт миокарда: у них происходила полная сердечная регенерация в течение нескольких недель.

«Мы получили потрясающие результаты, — заявил Цахор в пресс-релизе. — В отличие от контрольных сердец с обширными рубцами, ERBB2-экспрессированные сердца полностью восстанавливались до первоначального состояния».

Визуализация и молекулярные исследования объяснили, каким образом происходят эти изменения: кардиомиоциты возвращаются к начальной форме, между эмбриональной и клеточной стадиями, что позволяет им делиться и дифференцироваться в новые сердечные клетки. Команда исследователей добилась огромного прогресса в потенциальном восстановительном лечении, обнаружив, что белок ERBB2 способен активизировать клеточную регенерацию, возвращая клетки в эмбриональное состояние.

Проф. Цахор и его команда продолжат свою работу по изучению эффектов введения ERBB2 при существующих болезнях сердца (лечение включает инъекции NRG1), но результаты пока лишь предварительные. «Необходимо больше исследований для подтверждения того, что данная методика будет работать на человеческом сердце, но сделанные нами открытия уже подводят к тому, что это возможно», — сказал он.

Исследование проф. Эльдада Цахора — это совместная работа в сотрудничестве с Луисом и Фанни Толц; она поддержана Европейским научным советом; а также Джеком Гитлиц.