Новое исследование предполагает, что вся сердечная мышца у маленьких детей может обладать неиспользованным потенциалом к регенерации.
На протяжении десятилетий ученые считали, что после первых нескольких дней жизни ребенка клетки сердечной мышцы не делятся. Вместо этого предполагалось, что сердце может расти только за счет увеличения мышечных клеток.
В этой теории уже появлялись трещины. Но новые данные на мышах, которые планируется опубликовать в Cell, представляют собой драматический контрпример, имеющий значение для лечения врожденных пороков сердца у людей.
Исследователи из Медицинской школы Университета Эмори обнаружили, что у молодых мышей 15-дневного возраста клетки сердечной мышцы подвергаются точно рассчитанному по времени всплеску клеточного деления, продолжающемуся около суток. Общее количество клеток сердечной мышцы увеличивается примерно на 40 процентов за это время, когда остальная часть тела быстро растет. [15-дневная мышь примерно сравнима с ребенком в детском саду; половая зрелость наступает на 30-35 день у мышей.]
Исследователи обнаружили, что взрыв клеточного деления вызван выбросом гормона щитовидной железы. Это говорит о том, что гормон щитовидной железы может помочь в лечении детей с врожденными пороками сердца. Фактически, врачи уже протестировали добавление гормонов щитовидной железы в этих условиях в небольшом масштабе.
Полученные данные также дают более широкие подсказки исследователям, разрабатывающим методы лечения сердца. Активация регенеративного потенциала самих мышечных клеток – это стратегия, которая является альтернативой сосредоточению внимания на стволовых клетках сердца, – говорит старший автор Ахсан Хусейн, доктор философии, профессор медицины (кардиология) в Медицинской школе Университета Эмори.
"Это не так драматично, как у рыб или земноводных, но мы можем показать, что у молодых мышей к регенерации способно все сердце, а не только стволовые клетки," он говорит.
Исследователи Emory сотрудничали с Робертом Грэмом, доктором медицины, исполнительным директором Института кардиологических исследований Victor Change в Австралии. Соавторами статьи являются Навазиш Накви, доктор философии, доцент медицины в Эмори, и Мин Ли, доктор философии, Виктор Чанг.
Исследователи проверили, сколько мышей в возрасте 15 дней могут восстановиться после закупорки коронарной артерии. В соответствии с предыдущими исследованиями, новорожденные (2-й день) мыши показали высокий уровень восстановления после такой травмы, но на 21-й день они этого не сделали. Мыши на 15-й день выздоровели больше, чем мыши на 21-й день, что указывает на то, что некоторое восстановление все еще возможно на 15-й день.
Открытие произошло неожиданно в ходе исследования Накви и Хусейна роли гена c-kit – важного маркера стволовых клеток – в росте сердечной мышцы. Взрослые мыши с отключенным геном c-kit в сердце имеют больше клеток сердечной мышцы. Исследователи хотели знать: когда появляется эта разница??
"Мы начали подсчет количества клеток кардиомиоцитов от рождения до полового созревания," Накви говорит. "Это было захватывающе – увидеть, как за один день число так резко выросло."
Оказывается, как у мышей с дефицитом c-kit, так и у мышей дикого типа наблюдается всплеск пролиферации; различия между ними появятся позже.
"Вероятно, предыдущие исследователи не видели этого всплеска роста, потому что не искали его," Хусейн говорит. "Это происходит в течение очень ограниченного периода времени."
По его словам, даже если у людей разрастание клеток сердечной мышцы не происходит в такой сжатый период времени, как у мышей, это открытие по-прежнему актуально для медицины человека.
"Разрастание кардиомиоцитов происходит намного позже послеродового периода," Хусейн говорит. "И клетки, которые когда-то считались неспособными к делению, делают это."
Накви и Хусейн планируют продолжить изучение взаимосвязи между гормоном щитовидной железы, питанием в раннем возрасте и ростом сердечной мышцы.