У людей есть очень ограниченные возможности восстановить клетки сердечной мышцы, который является основной причиной, почему сердечные приступы, убивающие клетки и царапающие сердечную ткань, так опасны.Но поврежденные сердечные мышцы у удивительного, очень регенеративного данио-рерио дали ученым Медицинского центра Университета Дюка несколько идей, которые могут привести к новым направлениям в клиническом исследовании и лучшей терапии после сердечных приступов.
«Наши сердца не кажутся столь сложными, что у них не должно быть возможности восстановить», сказал Кеннет Посс, доктор философии, ведущий автор исследования по своей природе и преподаватель цитобиологии в Герцоге. Данные в этом исследовании показали, что крупные компоненты к регенерации хирургически удаленной сердечной мышцы произошли из субпопуляции клеток сердечной мышцы (кардиомиоциты) около области, где удаление произошло.Исследование появляется в проблеме 25 марта Природы.
Команда маркировала клетки в сердце и нашла, что клетки, активировавшие gata4 ген на рану в конечном счете, способствовали регенерации сердечной мышцы.Команда сначала использовала маркированного «флуоресцентного репортера» рыба, показывающая наличие gata4, ген, требуемый для сердечного формирования в развивающемся эмбрионе.
Они нашли, что флуоресценция была невыявлена в неповрежденных желудочках данио-рерио, но когда они подрезали маленькую секцию сердца, субпопуляция клеток сердечной мышцы вдоль внешней стенки желудочков начала флуоресцировать. Некоторые из этих клеток около места удаления в конечном счете распространяются и объединяются в рану, заменяя сгусток раны.«Мы еще не знаем инструкции или механизмы, мобилизующие эти клетки или заставляющие их распространяться, но мы теперь знаем, что они – клетки, участвующие в новом росте мышцы», сказал Возможный, кто также следователь в Говарде Хьюзе Медицинский Институт.Обнаружение ключевого происхождения сердечной мышцы обеспечивает цель исследований, которые помогут ученым понять регенерацию сердечной мышцы, сказал ведущий автор Кэзу Кикути, постдокторант в Возможной лаборатории. «Путем изучения этого важного населения клетки мы ожидаем результаты, которые могли помочь в репарации больных человеческих сердец».
Команда раскрыла другие интересные результаты исследования.Они все еще должны были знать, соединялись ли новые кардиомиоциты полезным способом к мышце, сэкономленной раной.
Они нашли, что в течение двух недель после раны, новые сердечные клетки начали показывать, что нормальное электрическое сцепление должно было хранить сердцебиение в ритме. Месяц спустя электрическое сцепление совпало с в неповрежденном сердце, Возможный сказал. «Это – первые доказательства, что я знаю об этом, новые кардиомиоциты действительно становятся электрически соединенными. Это захватывающе, потому что новая мышца должна приблизиться к функциональному уровню существующей мышцы, чтобы быть полезной». Этот эксперимент был сделан в сотрудничестве с коллегами в Бриэме и Женской Больнице в Бостоне.
Другое обнаружение состояло в том, что сердечная мышца рыбы нашла способ работать вокруг рубцовой ткани, обнаружения с интересными применениями для человеческого сердца, упрямо рубцующегося после того, как сердечная мышца умирает во время сердечного приступа. Возможный и команда нашел генетический способ управлять данио-рерио, чтобы замедлить заживление и сформировать кардиальные шрамы после удаления ткани, которое они обычно не делают.Ученые смогли заставить ткань сформировать шрам путем блокирования определенного генетического сигнального пути. Тогда они возвратили активность пути животному, чтобы учиться, могла ли бы регенерация произойти после того, как рубцовая ткань сформировалась.
Манипуляция работала, и исследователи видели этикетку gata4, выраженную в клетках около шрама. Они могли также видеть стенку новой мышцы, формирующейся вокруг зарубцованного места удаления ткани.
«Я думаю, что этот эксперимент относится к большому количеству пострадавших от сердечного приступа, установивших шрамы», Возможный сказал. «Мы хотели бы знать в конечном счете, до какой степени регенеративная терапия сердца могла помочь людям, жившим со шрамами в течение длительного времени. Когда мы позволили регенеративному сигнальному пути оставаться активным после того, как шрам был сформирован, мы не видели удаление рубцовой ткани, но мы действительно видели улучшения ткани около тех ран».Возможный сказал, что существует больше, чтобы извлечь уроки из данио-рерио. «Мы хотим знать источники всех различных типов клетки в восстановленной сердечной ткани и события на молекулярном уровне, ответственные за активацию тех источников», сказал он. «Существует много, что осталось узнать о таинственных регенерационных способностях животных как данио-рерио и саламандры».
Среди других авторов Дженнифер Э. Холдвей, И Фан и Грегори Ф. Эгнэчик из Отделений Герцога Цитобиологии и Говарда Хьюза Медицинский Институт (Грегори Эгнэкизк находится также в Отделе Герцога Медицины); Андреас А. Вердих и Кэлум А. Макрей из Сердечно-сосудистого Подразделения, Бриэм и Женская Больница в Бостоне; Райан М. Андерсон и Дидье И. Р. Стенье из Отделения Биохимии и Биофизики, Калифорнийского университета – Сан-Франциско; и Тодд Эванс из Хирургического отделения, Вейл Корнелл Медицинский Колледж, Корнелльский университет в Нью-Йорке, Нью-Йорке.Исследование финансировалось постдокторскими товариществами от американской Сердечной Ассоциации, Юного Исследовательский фонда Диабета, Общества Японии Продвижения Науки (JSPS), грантов обучения NIH, грантов NHLBI, Национального Института Общих Медицинских наук, март Десяти центов и гранты от АГА, Благотворительные трасты Церковной скамьи и Фонд Белых угрей.Источник:
Мэри Джейн ГорМедицинский центр Университета Дюка