Даже если зародыш внезапно теряет половину сердца из-за генетических дефектов, вторая половина без помощи всяких стволовых клеток способна заместить утраченную. Чтобы вылечить инфаркт, нужно научиться запускать этот процесс во взрослом организме. Правда, пока эффект наблюдался лишь у мышей, и почему-то только у самок.
Способность холоднокровных животных к регенерации утраченных органов, будь то оторванный хищником хвост или вырезанный экспериментатором хрусталик, – предмет всеобщей зависти. Всё, на что способны мы и наши шерстистые родственники – нормальное восстановление совсем небольших дефектов, буквально в несколько клеточек. Но чаще всего травма или токсическое повреждение заканчивается формированием рубца.
Последний чреват не только косметическими последствиями. Если рубец появляется в печени или в сердце, страдают и функции этих органов, а вместе с ними и весь организм. Как выясняется, эта классическая, и весьма неприятная для нас схема работает не всегда:
эмбрионы мышей способны нарастить практически целую половину дефектного сердца.
Естественно, при нормальном эмбриональном развитии никакого деления сердца на нормальную и дефектную половины не возникает. Чтобы изучить возможности к регенерации, Тимоти Кокс из Университета американского штата Вашингтон в Сиэтле и его коллеги выключили в кардиомицоцитах мыши ген голоцитохром-с-синтетазы. Кодируемый этим геном фермент отвечает за активацию цитохрома С, участвующего в клеточном дыхании. Попросту говоря, ученые генетически лишили кардиомиоциты возможности получать необходимую для жизни энергию.
Несмотря на участие матери в кровоснабжении плода, жизнеспособность сердца даже для внутриутробного выживания эмбриона оказалась критичной. В том случае, если ученые выключали обе копии гена, абсолютное большинство эмбрионов гибли в течение первых 10 суток развития.
Самцы оказались слабей самок и умирали, даже если одна копия гена у них нормально функционировала. А вот самки с одной рабочей и одной нерабочей копиями гена в абсолютном большинстве случаев выживали как на первых днях эмбрионального развития, так и после рождения. Они и стали объектом исследования ученых.
Поскольку нокаутирована была только одна копия гена, то половина кардиомиоцитов эмбрионального сердца на первых днях развития обладала дефектной копией гена, а вторая половина – нет.
Дальше начинало происходить самое интересное: «дефектная» половина постепенно замещалась нормальными клетками.
Такой процесс требует от кардиомиоцитов не только скрытого умения распознавать дефект, но и способности клеток-предшественников к размножению. Если с первым вопросом все вроде бы ясно – неспособные к дыханию клетки постепенно гибнут и никакой идентификации не требуется, то тема деления мышечных клеток сердца до сих пор остается одной из ключевых во всей регенеративной медицине.
Регенерация
восстановление организмом утраченных или поврежденных органов и тканей, а также восстановление целого организма из его части. Регенерация наблюдается в естественных условиях, а также может быть вызвана экспериментально.
С одной стороны, даже во взрослом сердце есть стволовые клетки-предшественники, способные и к делению и к превращению в полноценные мышечные клетки; некоторые ученые считают, что к делению способны и взрослые кардиомиоциты. Но оба этих процесса настолько маловероятны, что обеспечить замещение клеток погибших, скажем, при остром инфаркте, не в состоянии.
Тем не менее апологеты двух точек зрения постоянно подкрепляют свою позицию новыми микрофотографиями, демонстрирующими то уникальные, не похожие ни на что вокруг стволовые клетки, то деление обычных кардиомиоцитов.
То, что обнаружил Кокс и соавторы публикации в Developmental Cell вновь склоняет чашу весов в сторону последней версии. Ученые считают, что восстановление миокарда идет именно за счет массового деления полноценных мышечных клеток. Вот только как запустить этот процесс во взрослом организме – например, после инфаркта – пока остается загадкой.
После рождения «полунокаутных» мышей в этой сердечной мозаике вместо 50% дефектных клеток оставались только 10%, что нисколько не мешало нормальному функционированию главной мышцы организма.
Правда, по невыясненным пока причинам, у 40% таких «самостоятельно вылечившихся» мышей при старении проблемы с работой сердца начинались гораздо раньше.
Так что хотя организм млекопитающих и обладает достаточным потенциалом к регенерации, он все-таки ограничен. Так что рассчитывать на абсолютное излечение от инфаркта или кардиомиопатии – даже если мы научимся запускать процесс замещения умерших клеток потомками их соседей – пока рассчитывать не приходится.
Даже если зародыш внезапно теряет половину сердца из-за генетических дефектов, вторая половина без помощи всяких стволовых клеток способна заместить утраченную. Чтобы вылечить инфаркт, нужно научиться запускать этот процесс во взрослом организме. Правда, пока эффект наблюдался лишь у мышей, и почему-то только у самок.
Способность холоднокровных животных к регенерации утраченных органов, будь то оторванный хищником хвост или вырезанный экспериментатором хрусталик, – предмет всеобщей зависти. Всё, на что способны мы и наши шерстистые родственники – нормальное восстановление совсем небольших дефектов, буквально в несколько клеточек. Но чаще всего травма или токсическое повреждение заканчивается формированием рубца.
Последний чреват не только косметическими последствиями. Если рубец появляется в печени или в сердце, страдают и функции этих органов, а вместе с ними и весь организм. Как выясняется, эта классическая, и весьма неприятная для нас схема работает не всегда:
эмбрионы мышей способны нарастить практически целую половину дефектного сердца.
Естественно, при нормальном эмбриональном развитии никакого деления сердца на нормальную и дефектную половины не возникает. Чтобы изучить возможности к регенерации, Тимоти Кокс из Университета американского штата Вашингтон в Сиэтле и его коллеги выключили в кардиомицоцитах мыши ген голоцитохром-с-синтетазы. Кодируемый этим геном фермент отвечает за активацию цитохрома С, участвующего в клеточном дыхании. Попросту говоря, ученые генетически лишили кардиомиоциты возможности получать необходимую для жизни энергию.
Несмотря на участие матери в кровоснабжении плода, жизнеспособность сердца даже для внутриутробного выживания эмбриона оказалась критичной. В том случае, если ученые выключали обе копии гена, абсолютное большинство эмбрионов гибли в течение первых 10 суток развития.
Самцы оказались слабей самок и умирали, даже если одна копия гена у них нормально функционировала. А вот самки с одной рабочей и одной нерабочей копиями гена в абсолютном большинстве случаев выживали как на первых днях эмбрионального развития, так и после рождения. Они и стали объектом исследования ученых.
Поскольку нокаутирована была только одна копия гена, то половина кардиомиоцитов эмбрионального сердца на первых днях развития обладала дефектной копией гена, а вторая половина – нет.
Дальше начинало происходить самое интересное: «дефектная» половина постепенно замещалась нормальными клетками.
Такой процесс требует от кардиомиоцитов не только скрытого умения распознавать дефект, но и способности клеток-предшественников к размножению. Если с первым вопросом все вроде бы ясно – неспособные к дыханию клетки постепенно гибнут и никакой идентификации не требуется, то тема деления мышечных клеток сердца до сих пор остается одной из ключевых во всей регенеративной медицине.
Регенерация
восстановление организмом утраченных или поврежденных органов и тканей, а также восстановление целого организма из его части. Регенерация наблюдается в естественных условиях, а также может быть вызвана экспериментально.
С одной стороны, даже во взрослом сердце есть стволовые клетки-предшественники, способные и к делению и к превращению в полноценные мышечные клетки; некоторые ученые считают, что к делению способны и взрослые кардиомиоциты. Но оба этих процесса настолько маловероятны, что обеспечить замещение клеток погибших, скажем, при остром инфаркте, не в состоянии.
Тем не менее апологеты двух точек зрения постоянно подкрепляют свою позицию новыми микрофотографиями, демонстрирующими то уникальные, не похожие ни на что вокруг стволовые клетки, то деление обычных кардиомиоцитов.
То, что обнаружил Кокс и соавторы публикации в Developmental Cell вновь склоняет чашу весов в сторону последней версии. Ученые считают, что восстановление миокарда идет именно за счет массового деления полноценных мышечных клеток. Вот только как запустить этот процесс во взрослом организме – например, после инфаркта – пока остается загадкой.
После рождения «полунокаутных» мышей в этой сердечной мозаике вместо 50% дефектных клеток оставались только 10%, что нисколько не мешало нормальному функционированию главной мышцы организма.
Правда, по невыясненным пока причинам, у 40% таких «самостоятельно вылечившихся» мышей при старении проблемы с работой сердца начинались гораздо раньше.
Так что хотя организм млекопитающих и обладает достаточным потенциалом к регенерации, он все-таки ограничен. Так что рассчитывать на абсолютное излечение от инфаркта или кардиомиопатии – даже если мы научимся запускать процесс замещения умерших клеток потомками их соседей – пока рассчитывать не приходится.
