Представьте себе молодого человека, который получает прививку - и оказывается на всю жизнь защищенным от последствий инфаркта. Это кажется фантастикой, но первый шаг к ней уже сделан в Научно-исследовательском институте им. Вейцмана в Израиле. В лаборатории клеточной микробиологии под руководством проф. Эльдада Цахора разрабывают революционный метод регенерации тканей сердца. Если и дальше все пойдет по плану израильских ученых, то будет создано профилактическое средство вроде прививки, которое на долгие годы защитит людей от последствий инфаркта.
Сердечно-сосудистые заболевания в наши дни стали главной причиной смертности, но, в отличие от других болезней, нет способа укрепить организм для противостояния им. Однако в лаборатории проф. Цахора научились задействовать в организме здоровых мышей механизм, который помогает справляться с инфарктом, происходящим через несколько месяцев.
Ученые пояснили, что до использования этого метода в медицинской практике еще далеко. Но их открытия, опубликованные в журнале Research Nature Cardiovascular, расширяют познания о восстановлении функций сердца, а может, и других органов путем вмешательства задолго до их повреждения.
"Это открытие задает направление последующих исследований профилактического лечения последствий инфаркта для тканей сердца", - говорит проф. Цахор.
Исследование, которым в его лаборатории руководил д-р Авраам Шакед, сосредоточилось на изучении генетически модифицированных мышей с повышенной экспрессией гена ErbB2, стимулирующего деление клеток. В прежних исследованиях той же лаборатории было показано, что повышенная экспрессия этого гена способствует делению и обновлению клеток миокарда взрослой особи. Обычно эта способность утрачивается вскоре после рождения.
"По мере специализации клетки утрачивают способность к делению, – говорит д-р Шакед. – Стволовые клетки, не имеющие специализации, дифференцируются (приобретают специфические черты и функции), становясь нейронами, миоцитами, клетками роговицы и т. п. После специализации клетки обретают высокую эффективность в выполнении специфических функций, но теряют способность к делению, в результате образованные ими ткани не обновляются естественным образом".
►Поврежденный миокард не восстанавливается
Это – одна из причин разрушительных последствий инфаркта: при нарушении кровоснабжения погибает большое число клеток миокарда, и они не восстанавливаются. В результате у людей развивается хроническая сердечная недостаточность, сокращающая им жизнь.
Кратковременная активация гена ErbB2 у мышей, перенесших инфаркт, приводит к регенерации пострадавших тканей. Но есть проблема: повышенная экспрессия этого гена нарушает работу сердца, клетки которого теряют способность к сокращению. Иными словами, они проходят процесс, обратный дифференциации (дедифференциацию), становятся менее специализированными, как в сердце плода. Однако, когда активация этого гена завершается, они вновь дифференцируются, и нормальная работа сердца мышей восстанавливается.
Ученые решили выяснить, что происходит в сердце, прошедшем процесс такого "омоложения" при помощи ErbB2, и как происходит повторная дифференциация клеток миокарда с восстановлением его функции. Хотя в плане функционирования не было большой разницы между омоложенными сердцами мышей и сердцами животных из контрольной группы, д-р Шакед выявил в них существенные генетические изменения.
"Мы установили, что после отключения гена ErbB2 состояние клеток возвращалось к исходному, – сказал он. – Но мы заметили, что экспрессия некоторых генов стала сильнее, чем до активации ErbB2, а у части генов она снизилась. Мы выявили долговременные эффекты".
Проф. Цахор и д-р Шакед поставили вопрос: можно ли дозировать активацию ErbB2 для улучшения функциональных показателей сердца? "Мы выдвинули гипотезу, что ErbB2 не просто отменяет дифференциацию клеток, но и омолаживает их и делает более устойчивыми к повреждениям", – сказал проф. Цахор.
Для проверки своего предположения ученые провели серию экспериментов: вместо того чтобы вызывать у мышей инфаркт и проводить реабилитацию путем активации гена ErbB2, они активировали этот ген на несколько недель, а затем отключили его. Через некоторое время они вызвали у мышей инфаркт. У тех животных, которые подверглись процедуре активации гена, сердце после инфаркта функционировало лучше, чем у животных из контрольной группы.
"Результаты приятно нас удивили, – сказал проф. Цахор. – Мы нашли источник вечной молодости для мышиных сердец, способ сделать их моложе и сильнее".
Исследователи из лаборатории проф. Цахора сейчас проверяют ряд гипотез об отсроченном влиянии временной активации гена ErbB2 на восстановление сердца после инфаркта. Возможно, этот ген запускает цепочку изменений, повышающих выживаемость клеток миокарда в условиях кислородного голодания, характерного для сердечных приступов и оказывающего разрушительное воздействие на ткани сердца.
Ученые обнаружили, что если активировать ген ErbB2 у мыши в возрасте 3 месяцев, то ее сердце восстанавливается после тяжелого повреждения миокарда из-за инфаркта через 5 месяцев. "Если перевести это в человеческий возраст, выходит, что если провести профилактическое вмешательство в 18 лет, то человек легче восстановится после инфаркта в 50 лет", – говорит проф. Цахор.
"Речь идет об исследованиях в самой начальной стадии, но они вызывают большой интерес, – сказал известный израильский кардиолог проф. Йегуда Адлер. – Сердечная недостаточность в наше время приобрела характер эпидемии из-за того, что при инфаркте клетки миокарда погибают и их невозможно восстановить. Если станет возможной регенерация поврежденной ткани миокарда, хотя бы частичная, – это будет большим прорывом. Надо продолжить эти исследования, и если их результаты войдут в клиническую практику, в кардиологии произойдет настоящая революция".
Перевод: Даниэль Штайсслингер