Предотвращающую сердечный приступ процедуру разработали в Израиле
Представьте себе лечение для сердца, которое позволит ему оправиться от разрушительной травмы спустя десятилетия. Сердечно-сосудистые заболевания, которые являются второй причиной смерти в мире после рака, обычно не считаются чем-то, к чему можно подготовиться с помощью профилактического лечения.
До недавнего времени профессор Эльдад Цахор, чья лаборатория в Научном институте Вейцмана в Реховоте изучает регенерацию тканей сердца, также считал это научной фантастикой. Но ему и его коллегам по лаборатории удалось активировать клеточный механизм в сердцах здоровых мышей, который делает их устойчивыми к будущим сердечным приступам, даже если они случаются месяцами позже. Профилактическая процедура, проведенная на здоровых мышах, улучшила их восстановление после повреждений сердца.
Исследователи подчеркивают, что эта процедура не будет применима к людям еще много лет. Но результаты исследования, опубликованные в престижном журнале Nature Cardiovassal Research, меняют наше представление о регенеративных возможностях сердца и, возможно, других органов и о том, как их можно улучшить с помощью профилактического медицинского вмешательства.
Исследование, проведенное доктором Авраамом Шаккедом в лаборатории Цахора, проводилось на генетически модифицированных мышах, чьи кардиомиоциты — клетки, составляющие ткань сердечной мышцы — сверхэкспрессируют ген, запускающий деление клеток у мышей и других млекопитающих, включая людей. В предыдущих исследованиях ученые из лаборатории Цахора обнаружили, что ген ERBB2 вызывает деление клеток в кардиомиоцитах — примечательное явление, так как во время появления эти клетки теряют способность размножаться.
«Во время развития плода нашим клеткам отводятся разные роли — нервы, роговица, сердечная мышца и тому подобное — посредством процесса, называемого дифференцировкой», — отметила Шаккед. — Он характеризуется спектром — на одном конце находятся стволовые клетки, которые недифференцированы, но способны делиться и продуцировать различные типы клеток, а на другом конце — высокоспециализированные клетки, такие как кардиомиоциты, которые больше не могут делиться после дифференцировки. Они очень эффективны в своей функции, но ткань, которую они составляют, не регенерирует естественным путем».
Это одна из причин того, что сердечные приступы имеют настолько разрушительные последствия для организма. Сердечные приступы убивают огромное количество кардиомиоцитов, которые организм не может регенерировать, поэтому даже у тех, кто пережил приступ, часто снижается сердечная деятельность.
Когда в предыдущих исследованиях команде Цахора удалось вызвать деление кардиомиоцитов, ненадолго включив ERBB2 в этих клетках; работа сердца фактически временно снизилась. Это произошло из-за того, что кардиомиоциты подверглись дедифференцировке, что означает, что они вернулись в состояние, близкое к состоянию сердца плода в утробе. Это, в свою очередь, ограничивало их способность сокращаться, что необходимо для правильной работы сердца. Но как только сверхэкспрессия прекращалась, кардиомиоциты подвергались редифференцировке, то есть снова становились высокоспециализированными, и работа сердца улучшалась.
В ходе исследования ученые стремились понять, что происходит с сердцем, «омоложенным» с помощью ERBB2, и как именно сердце возвращается к нормальной работе после отключения гена.
«Это было удивительно и любопытно одновременно, — вспоминает Шаккед. — Мы предполагали, что все возвращается к норме после выключения ERBB2 в кардиомиоцитах. И все же здесь мы наблюдали другой генетический паттерн — сверхэкспрессию одних генов и недостаточную экспрессию других — после активации ERBB2. Другими словами, мы обнаружили долгосрочные эффекты».
Это открытие заставило Шаккеда и Цахора задаться вопросом, можно ли откалибровать экспрессию ERBB2 для улучшения работы сердца. «Это заставило нас думать, что ERBB2 — это не просто переключатель, который предотвращает дифференцировку, а часть механизма, который может сделать сердце моложе и более устойчивым в будущем», — добавил Цахор.
Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи изменили порядок своих предыдущих экспериментов с ERBB2. Вместо включения ERBB2 у травмированных мышей, чтобы заставить их кардиомиоциты делиться, они сначала включили его у здоровых мышей на несколько недель, а затем снова выключили. Затем исследователи наблюдали, как сердца этих мышей справляются с травмой. В результате мыши, у которых была повышена экспрессия ERBB2, выздоровели, а другие — нет.
«Мы обнаружили в этих мышах источник молодости для сердца, новый способ сделать сердце моложе и сильнее», - сказал профессор Цахор.
Исследователи изучают ряд гипотез о механизмах, с помощью которых кратковременная сверхэкспрессия ERBB2 может помочь мышам пережить будущие повреждения сердца. Одна из возможностей заключается в том, что ген запускает серию изменений, которые позволяют большему количеству кардиомиоцитов выжить при недостатке кислорода, характерном для сердечных приступов и особенно разрушительном для кардиомиоцитов.
Цахор считает, что процедура в будущем может помочь человеку пережить сердечный приступ и восстановиться после него в возрасте 50 лет.
Тем не менее, пока рано говорить о том, когда этот вид лечения будет применим к людям. «Мы снижаем функцию кардиомиоцитов, чтобы позволить им восстановиться в будущем», — объясняет Цахор. — С клинической точки зрения, это крайнее и радикальное вмешательство. Но наше исследование может привести к разработке способа лечения для людей с высоким риском сердечного приступа еще до того, как эти приступы произойдут».