Обнаружены стволовые клетки, восстанавливающие ткани сердца

Считается, что сердце млекопитающих обладает способностью к регенерации, хотя и чрезвычайно низкой. Исследователи из Института исследований сердца и лёгких Общества Макса Планка (Max Planck Institute for Heart and Lung Research, Германия) выделили популяцию стволовых клеток, ответственных за восстановление мышц сердца.

Некоторые позвоночные, похоже, нашли источник вечной молодости, по крайней мере, относительно их сердца. Например, у многих амфибий и рыб этот важный орган обладает способностью к самовосстановлению.

Существуют животные, например — рыбки Данио, которые усовершенствовали эту возможность и способны полностью восстановить повреждения тканей сердца, сохраняя тем самым полную функциональность органа.

К сожалению, у млекопитающих дело обстоит иначе – их сердца имеют очень низкую способность к регенерации. Считается, что причина этого кроется в том, что клетки сердечной мышцы перестают делиться вскоре после рождения. В связи с этим предполагалось, что в сердце отсутствуют стволовые клетки, которые могут превращаться в новые кардиомиоциты.

Но результаты новых исследований показали, что кардиомиоциты взрослого организма также заменяются у млекопитающих. По оценкам учёных от одного до четырёх процентов клеток сердечных мышц замещаются ежегодно. Исследовательской группе под руководством Томаса Брауна (Thomas Braun) удалось идентифицировать популяцию стволовых клеток, играющую ключевую роль в регенерации мышц сердца.

Опыты, проведённые учёными из г.Бад-Наухайм (Bad Nauheim, Германия) на генетически модифицированных мышах, показывают, что стволовые клетки, экспрессирующие маркер Sca-1, непрерывно участвуют в замене кардиомиоцитов в здоровом сердце. При повреждении сердца, активность клеток Sca-1 возрастает, в результате чего образуется большее количество новых кардиомиоцитов.

Так как, стволовые клетки Sca-1 составляют лишь очень малую долю от общего количества кардиомиоцитов, их поиск сравним с поиском иголки в стогу сена.

«Кроме того, мы столкнулись с проблемой того, что Sca-1 становится не доступным как маркерный белок в клетках, превратившихся в кардиомиоциты. Для подтверждения нашего открытия мы должны были проявить изобретательность», — сказал руководитель проекта Шизука Ючида (Shizuka Uchida).

Исследователи генетически модифицировали стволовые клетки сердца таким образом, чтобы помимо Sca-1, они производили дополнительный маркер, детектируемый даже тогда, когда экспрессия Sca-1 прекращалась в дифференцированных клетках.

«Таким образом, мы смогли установить, что количество кардиомиоцитов, происходящих из стволовых клеток Sca-1, у здоровых мышей постоянно увеличивается. В течение 18 месяцев восстанавливается примерно 5% клеток сердечной мышцы», — говорит Ючида.

Кроме того, мыши, страдающие от болезней сердца, искусственно вызванных в процессе эксперимента, продемонстрировали количество вновь образованных кардиомиоцитов в три раза большее по сравнению со здоровыми животными.

«Данные показывают, что в принципе сердце млекопитающих способно к регенерации и самообновлению. Однако, в нормальных условиях эти процессы не достаточно эффективны для восстановления повреждений сердечной мышцы», — отметил Браун.

Дальнейшая работа исследователей будет направлена на поиск путей, увеличивающих образование кардиомиоцитов из стволовых клеток и позволяющих повысить способность сердца к регенерации.

 

Срез ткани сердца мыши. Зелёным цветом окрашены клетки, образовавшиеся из стволовых клеток Sca-1 (Фото: Max-Planck-Institut für Herz- und Lungenforschung)