Ученые нашли новый способ восстановить работу сердца после инфаркта, перепрограммируя метаболизм
Большинство тканей организма способны восстанавливаться после травмы, но, к сожалению, клетки сердечной мышцы не входят в их число.
Теперь ученые из Института Макса Планка показали на мышах, что перепрограммирование энергетического метаболизма этих клеток позволяет им восстанавливаться после сердечного приступа, что может открыть новые методы лечения этого распространенного убийцы.
После сердечного приступа или другой травмы сердце затягивается фиброзной рубцовой тканью, которая помогает удерживать орган на короткое время, но не сокращается. Со временем это может вызвать всевозможные проблемы: от дальнейших сердечных приступов до сердечной недостаточности.
Одним из ключевых отличий клеток сердечной мышцы от других тканей является их энергетический метаболизм.
Большинство тканей организма получают энергию из сахаров в процессе, называемом гликолизом, но сердце получает энергию из жиров, что известно как окисление жирных кислот. И это, оказывается, может быть ключом к регенерации клеток сердца.
«Известно, что виды животных, способные регенерировать свое сердце, в основном используют сахара и гликолиз в качестве топлива для клеток сердечной мышцы», — говорят ученые.
«Человеческое сердце также в основном использует гликолиз на ранних стадиях развития, но затем переключается на окисление жирных кислот, поскольку оно может производить больше энергии. С переключением производства энергии изменяется активность многих генов и теряется активность деления клеток. Отдельные метаболиты производства энергии также выполняют важные функции для активности ферментов, регулирующих активность генов. Поэтому мы надеялись вызвать изменения в активности генов, перепрограммируя энергетический метаболизм, чтобы снова включить способность деления клеток сердечной мышцы».
Чтобы проверить эту идею на мышах, команда отключила ген Cpt1b, который играет ключевую роль в окислении жирных кислот. И действительно, сердца этих мышей начали расти, а количество клеток за время эксперимента увеличилось почти вдвое.
Затем исследователи вызвали сердечные приступы у мышей, у которых отсутствовал Cpt1b, а затем снова позволили их сердцам получить кровь, богатую кислородом. Это моделирует пациентов, которым устанавливают стент (шунт) после сердечного приступа.
Ученые сообщают, что через несколько недель рубцевание сердечной ткани у подопытных мышей значительно уменьшилось по сравнению с контрольной группой, а функция сердца вернулась практически к уровню, существовавшему до сердечного приступа.
При ближайшем рассмотрении исследователи определили механизм этого эффекта. Выключение гена запускает процесс, который эффективно переводит клетки сердечной мышцы в менее зрелое состояние, позволяя им регенерировать.
Конечно, на данном этапе эксперимент проводился только на мышах в качестве доказательства концепции, но команда говорит, что может быть путь к применению на людях.
Должно быть возможным разработать лекарства, которые блокируют активность фермента, продуцируемого Cpt1b, и которые должны имитировать эффекты по требованию пациентов. Однако до клинического применения еще далеко. Другие исследования показали успех в использовании стволовых клеток или мРНК для регенерации сердца.
Исследование было опубликовано в журнале Nature.