Сердце взрослого человека — выносливый механизм, но после инфаркта оно не способно восстановить погибшие клетки. Рубцовая ткань заменяет работающую мышцу, и орган навсегда теряет часть функции. Однако исследователи из Института медицинских открытий Сэнфорд Бернем Пребис (США) доказали, что способность к регенерации у сердца не исчезает полностью — она лишь засыпает и может быть пробуждена.
Команда под руководством Ахмеда Махмуда обнаружила, что блокировка фермента сукцинатдегидрогеназы вызывает метаболическое переключение в клетках сердца. Этот сдвиг имитирует состояние новорожденных, у которых сердце еще способно к регенерации. У мышей, получивших метаболит малонат — вещество, временно блокирующее фермент — клетки сердечной мышцы снова начали делиться, выросли новые сосуды, а рубцовая ткань уменьшилась.
Чтобы разобраться в механизмах, исследователи проанализировали изменения в экспрессии генов и доступности ДНК. Постдокторант И Фан отметил, что участки ДНК, связанные с генами регенерации и клеточного цикла, стали более доступными для активации. Параллельно в кардиофибробластах — клетках соединительной ткани — подавлялись программы рубцевания.
Эксперименты на генетически модифицированных мышах дали неожиданный результат. Блокировка фермента только в кардиомиоцитах вызывала их деление, но не улучшала работу сердца. А вот подавление активности в фибробластах уменьшало рубцы и улучшало функцию органа.
Это многоклеточный эффект, который способствует регенерации. Мы не могли в полной мере оценить его, пока не выделили эффекты метаболического перепрограммирования в различных типах клеток.
Важным фактором оказалось время. Малонат действует временно, позволяя клеткам переключиться в режим регенерации, а затем вернуться к зрелому метаболическому состоянию, нужному для нормальной работы сердца. Первоначальные гипотезы были сосредоточены на кардиомиоцитах, но результаты показали значимость обоих типов клеток. Результаты опубликованы в журнале Nature Cardiovascular Research.
На заключительном этапе ученые проверили, как терапия влияет на упаковку ДНК — гистоны. В кардиомиоцитах появились активирующие модификации, включающие гены регенерации, а в фибробластах — изменения, подавляющие гены фиброза. Цель исследователей — довести разработку до клинических испытаний и создать терапию для более чем 800 тыс. человек в США, ежегодно переносящих инфаркт.
Ранее Наука Mail рассказывала, что новый гибкий катетер поможет предотвращать инфаркты.