• Примечательно, что взрослая рыба-зебра может восстанавливать свое сердце после травмы.
  • Ученые недавно обнаружили у рыб-зебр критический ген, регулирующий регенерацию и заживление поврежденных тканей сердца.
  • Ген Крюппель-подобного фактора 1 (KLF1) работает путем перепрограммирования генетических путей в неповрежденных клетках сердечной мышцы у рыбок данио после травмы.
  • Понимание того, как работает этот ген, может привести к инновационным методам лечения людей, которые могут уменьшить или обратить вспять ущерб от сердечного приступа.

Сердце - это мышца, отвечающая за перекачку крови по кровеносной системе. Для функционирования ему необходимо достаточно кислорода и питательных веществ, которые снабжают коронарные артерии.

Если эти артерии заблокированы на длительный период, ткань сердца может погибнуть, что приведет к сердечному приступу или инфаркту миокарда.

Сердечные заболевания вызывают около 25% смертей. И, несмотря на достижения в области лечения, уровень смертности среди людей в возрасте 65 лет и старше, переживших сердечный приступ, остается чрезвычайно высоким :

  • 24% через 1 год
  • 51% через 5 лет
  • 65% через 8 лет

Сердечный приступ вызывает гибель клеток сердечной мышцы, называемых кардиомиоцитами, в левом желудочке . Фиброзная рубцовая ткань, которая не может сокращаться, заменяет поврежденные кардиомиоциты. Это снижает способность сердца перекачивать кровь, что может привести к застойной сердечной недостаточности .

Сердечная недостаточность может значительно снизить качество жизни. Пересадка сердца - единственное лекарство, но ограниченная доступность донорских органов делает это невозможным для большинства людей.

Сердце взрослого человека после сердечного приступа имеет низкую регенеративную способность. Организм заменяет кардиомиоциты со скоростью 1% в год в возрасте 25 лет и 0,45% в год в возрасте 75 лет.

Регенеративные возможности

В отличие от людей, взрослые рыбы-зебры регенерируют свое сердце и другие органы после травмы. Тем не менее, рыбы-зебры имеют более 70% общих генов с человеческими. Это и другие качества делают этих рыб идеальной моделью для изучения регенерации органов с прицелом на лечение болезней человека.

Но до недавнего времени точный способ, которым рыба-зебра восстанавливает поврежденную сердечную мышцу, оставался загадкой.

Теперь исследователи из Института кардиологических исследований Виктора Чанга в Дарлингхерсте, Австралия и других учреждений обнаружили, что центральную роль в этом процессе играет белок под названием KLF1. Их результаты опубликованы в журнале Science .

Ученые уже знали, что KLF1 необходим для производства красных кровяных телец. Новое исследование показало, что KLF1 также играет важную роль в регенерации и заживлении поврежденной сердечной мышцы у рыб-зебр.

Когда исследователи подавили ген KLF1, это серьезно уменьшило способность рыб-зебр регенерировать сердечную ткань, но не повлияло на развитие их сердца.

Активация KLF1 в неповрежденных сердцах рыб-зебр вызвала значительное увеличение репликации кардиомиоцитов. Исследователи обнаружили, что при повреждении кардиомиоцитов KLF1 восстанавливает метаболические пути митохондрий.

Эти метаболические изменения связаны с перенаправлением оставшихся неповрежденных клеток сердечной мышцы, заставляя их вернуться в более незрелое состояние. Это позволяет им размножаться и восстанавливать повреждения - процесс, известный как пластичность миокарда


Открытие, меняющее правила игры

Доктор Кадзу Кикучи, старший научный сотрудник, комментирует полученные данные: «Наше исследование выявило секретный переключатель, который позволяет клеткам сердечной мышцы делиться и размножаться после повреждения сердца. Он срабатывает, когда это необходимо, и выключается, когда сердце полностью исцеляется ».

«У людей, где поврежденная и травмированная сердечная мышца не может заменить себя, это может изменить правила игры. Эти крошечные рыбки обладают более чем 70% человеческих генов, и это действительно может спасти множество жизней и привести к разработке новых лекарств ».

- Доктор Кадзу Кикучи

Однако выяснение роли KLF1 в человеческих сердцах потребует дальнейших исследований.

Профессор Роберт Грэм, руководитель лаборатории биологии сердечных рецепторов в Институте кардиологических исследований Виктора Чанга, комментирует значение исследования, в котором он не участвовал:

«Ген также может действовать как переключатель в человеческих сердцах. Теперь мы надеемся, что дальнейшие исследования его функции могут дать нам ключ к тому, как включить регенерацию в человеческих сердцах [для того, чтобы] улучшить их способность перекачивать кровь по телу ».

Если будущие исследования покажут, как пластичность миокарда блокируется и реактивируется у людей, это может привести к инновационным методам лечения, которые потенциально могут уменьшить или обратить вспять повреждения, вызванные сердечным приступом. Это открытие может произвести революцию в лечении болезней сердца.