Naujas Masačusetso bendrosios ligoninės (MGH) tyrėjų atliktas tyrimas atskleidžia svarbų žingsnį, padedantį žmogaus širdžiai atsinaujinti po miokardo infarkto (MI).
Pirmą kartą tyrėjai palygino rando audinio susidarymą pažeistose zebrafinių žuvų ir pelių širdyse ir išsiaiškino, kaip galimai pakeisti nuolatinį randą, kuris taip kenkia žinduolių širdims. Tyrimo rezultatai paskelbti m Gamtos komunikacijos.
„Esame pirmieji, kurie tiesiogiai palygino ir parodė labai esminius rando audinio formavimosi skirtumus tarp zebražuvių ir žinduolių“, – sako pagrindinis autorius Eman A. Akam-Baxter, mokslų daktaras, MGH širdies ir kraujagyslių tyrimų centro tyrėjas ir instruktorius. medicinoje Harvardo medicinos mokykloje. „Mūsų tyrimo rezultatai rodo galimą naują tikslą pakeisti randus po miokardo infarkto, kuris niekada nebuvo parodytas anksčiau.”
Miokardo infarktas sukelia daugybės širdies ląstelių mirtį. Norėdami ištaisyti sužalojimą, kūnas pažeistas ir negyvas ląsteles pakeičia randiniu audiniu. Iš pradžių randinis audinys yra naudingas išlaikant širdį nepažeistą. Tačiau ilgainiui randinis audinys tampa nuolatine širdies raumens dalimi, todėl širdis ne taip efektyviai pumpuoja kraują. Pervargus širdis, randų audinys plečiasi, o tai sukelia nuolatinį širdies pažeidimą.
Nuolatinio rando audinio susidarymas po širdies traumos būdingas visiems žinduoliams. Tačiau zebrafiniai žuvys turi puikų gebėjimą visiškai pašalinti randų audinį po sužalojimo, todėl širdies ląstelėms atsiranda vietos atsinaujinti ir visiškai atkurti sveiką širdį.
„Daugelį metų tyrėjai daugiausia dėmesio skyrė kardiomiocitų (širdies raumens ląstelių) ir imuninių ląstelių savybėms zebrafinės žuvies širdyje, kad paaiškintų šį reiškinį“, – paaiškino David Sosnovik, MD, vyresnysis šio straipsnio autorius.
„Tačiau nebuvo atlikta jokių tyrimų, apibūdinančių zebrafinių žuvų kolageno rando pobūdį. Dr. Akam-Baxter sintetinės ir analitinės chemijos patirtis leido mums pažvelgti į šią problemą nauju kampu.”
Iki šiol nebuvo įmanoma tirti rando audinio susidarymo mažoje zebrafiško širdyje naudojant vaizdą. Šiam tyrimui tyrėjai pirmiausia turėjo sukurti molekulinį vaizdo gavimo zondą, pavadintą TMR-O, kuris leido jiems pamatyti išsamią informaciją apie zebrafinių žuvų ir pelių širdies pažeidimo modelių randus.
Randų audinys susideda iš kolageno, ilgų baltymų gijų, kurios jungiasi viena su kita, sudarydamos skaidulą, suteikiančią rando audiniui jo struktūrą ir stabilumą. Kolageno molekulių surišimo procesas vadinamas kryžminiu ryšiu.
„Pagalvokite apie kryžminį kolageną kaip apie ilgų baltymų, sujungtų tarpusavyje, tinklą“, – aiškina Akam-Baxter. „Rankos ant kelių kiekvienos baltymo grandinės taškų suspaudžia priešingą grandinę kaip rankos paspaudimą.”
Tyrėjų sukurtas zondas buvo prijungtas prie kiekvienos rankos, o tai rodo fluorescencinį kolageno skersinio susiejimo rodmenį.
Mokslininkai jau seniai tikėjo, kad kolageno kryžminio susiejimo mastas yra raktas į tai, ar randas yra rezorbuojamas, ar nuolatinis. Tačiau kai MGH tyrėjai patikrino šią hipotezę, jie nustatė, kad kryžminio susiejimo kiekis zebrafijoje ir pelėse po širdies pažeidimo buvo panašus. Tačiau kryžminio ryšio tipas buvo skirtingas.
„Pelės širdyje kolageno kryžminių jungčių cheminė prigimtis buvo labai subrendusi ir suformavo struktūrą, kurios negali suardyti antifibrotiniai fermentai organizme. Priešingai, zebrafijos kryžminės jungtys priminė laisvesnį rankos paspaudimą. “, – sako Akam-Baxter. „Kryžminiai ryšiai zebrafinio širdyje išliko chemiškai nesubrendusioje formoje, kurią galima suskaidyti, ir tai leido rezorbuotis fibroziniams randams ir pakeisti regeneruotomis širdies ląstelėmis.
Be to, autoriai parodė, kad kryžminiai ryšiai, susidarantys pelių širdyse, yra pelių kolageno grandžių cheminio modifikavimo (lizino hidroksilinimo) rezultatas, o zebrafinės žuvies širdyje tai nevyksta tokiu pat mastu.
Šią modifikaciją atlieka fermentas, vadinamas lizilo hidroksilaze 2; šis fermentas yra susijęs su nuolatiniais randais kituose organuose sergant fibrozės ligomis.
„Niekas neištyrė šio fermento blokavimo poveikio širdies priepuolio kontekste“, – sako Akam-Baxter. Jos tyrimų grupė tiria, ar šio fermento slopinimas gali veiksmingai užkirsti kelią nuolatiniams randams širdyje po MI. Tyrėjai taip pat tirs, ar randų audinys gali būti pakeistas kituose organuose.
„Mirčių skaičius ir širdies nepakankamumo, atsirandančio dėl randų po MI, skaičius yra stulbinantis“, – sako Akam-Baxter. „Ir fibrozinės ligos taip pat lemia didžiulį mirčių skaičių. Jei rasime bendrą randų audinio požymį keliuose organuose, galime išgelbėti daugybę gyvybių.”