Ватару Кимура и его коллеги из Центра исследований динамики биосистем RIKEN (BDR) в Японии обнаружили, как сердца новорожденных сумчатых сохраняют способность к регенерации в течение нескольких недель. Используя эти знания, команда смогла восстановить сердца мышей, которые были повреждены через неделю после рождения. Ожидается, что результаты, опубликованные в журнале Circulation , будут способствовать разработке регенеративных сердечных препаратов.
Сердечно-сосудистые заболевания являются ведущей причиной смерти людей и связаны со многими другими вторичными заболеваниями. У людей и других млекопитающих поврежденная сердечная мышца , например, после сердечного приступа , не может быть восстановлена естественным путем, потому что созревшие клетки сердечной мышцы не регенерируют. Как и при любой регенерации тканей , восстановление сердца требует рождения новых клеток, что может произойти только в процессе клеточного деления, когда одна клетка становится двумя. В сердце большинства млекопитающих деление мышечных клеток остается возможным сразу после рождения, но быстро исчезает через пару дней.
Однако, в отличие от других млекопитающих, сумчатые, такие как кенгуру и коалы, рождаются недоразвитыми, и многие их внутренние органы продолжают расти после рождения, включая сердце. Однако мало что известно об их способности к регенерации сердца. Команда RIKEN BDR предположила, что этот постнатальный рост сердца возможен, потому что клетки сердечной мышцы сумчатых сохраняют способность делиться, и что это позволяет их сердцу регенерировать после травмы. Они решили проверить эту теорию на опоссуме.
Они заметили, что сердца опоссума продолжали расти в течение нескольких недель после рождения. Они обнаружили, что сердца двухнедельных опоссумов напоминают сердца однодневных мышей, и что клетки сердечной мышцы опоссумов продолжали делиться в течение нескольких недель после рождения. Экспериментально вызванное повреждение сердца в этом возрасте восстанавливалось в течение месяца, что указывает на то, что пока клетки сердца продолжают делиться, сердце можно восстановить. Эти результаты подтвердили их гипотезу, и, как отмечает Кимура, «регенерация сердца в течение более двух недель после рождения у опоссумов является самой продолжительной продолжительностью, наблюдаемой среди млекопитающих, исследованных на сегодняшний день».
Следующим шагом было выяснить, как это возможно у опоссумов, но не у мышей. Сравнение экспрессии генов показало, что двухнедельные опоссумы похожи на мышей, которым всего несколько дней. Затем исследователи искали изменения в экспрессии генов .это произошло у обоих животных примерно в то время, когда регенерация сердца была уже невозможна. Общим фактором был белок под названием AMPK. Дальнейшие эксперименты показали, что активация AMPK как у мышей, так и у опоссумов совпадала с остановкой деления клеток в сердечной мышце. Следовательно, следующая гипотеза заключалась в том, что ингибирование AMPK или ее способности работать может продлить период, в течение которого возможна регенерация сердца. Кимура говорит: «Если бы мы могли использовать молекулярный путь, который определяет способность к регенерации сердца, мы смогли бы разработать новые терапевтические подходы для лечения сердечно- сосудистых заболеваний ».
Они проверили эту гипотезу как на опоссумах, так и на мышах и добились успеха в обоих случаях. В частности, инъекция новорожденным мышам ингибиторов AMPK позволила сердцам, которые были экспериментально повреждены через неделю после рождения, регенерировать и восстановить нормальную функцию с минимальным рубцеванием. Таким образом, исследователи смогли использовать то, что они узнали от сумчатых, и вызвать регенерацию сердца у обычного млекопитающего.
Следующим в программе исследований является выяснение того, что запускает экспрессию AMPK при рождении у мышей, но не у опоссумов. «Один важный и волнующий вопрос заключается в том, как новорожденные сумчатые сохраняют способность к регенерации во внеутробной среде», — говорит Кимура. «Ответы могут привести к терапии, которая может вызвать регенерацию сердца у взрослых».
