Экспериментальная технология стимулирует деление клеток миокарда и улучшает сократительную функцию сердца. Пока результаты получены только в доклинических исследованиях. Однако разработка открывает новое направление в лечении последствий повреждения сердечной мышцы.
Международная группа исследователей из Кембриджского университета и австралийского Института медицинских исследований КИМР Бергофер разработала экспериментальную терапию на основе модифицированной матричной рибонуклеиновой кислоты (мРНК).
Она временно активирует механизмы, которые побуждают сохранившиеся клетки сердечной мышцы делиться. В экспериментах на мышах ученые добились усиления сократительной функции сердца после искусственно вызванного инфаркта.
Объем крови, выбрасываемой сердцем за одно сокращение, оказался примерно на 10% выше, чем у животных из контрольной группы. Кроме того, исследователи зафиксировали увеличение объема мышечной ткани левого желудочка и улучшение ряда показателей его работы.
Главное отличие подхода заключается в том, что он направлен не только на ограничение последствий повреждения. Его задача — восстановить часть утраченной ткани. Однако технология пока не прошла клинические испытания на людях.
Почему сердечная мышца плохо восстанавливается после инфаркта
Инфаркт миокарда возникает при резком нарушении кровоснабжения участка сердечной мышцы. Чаще всего причиной становится закупорка коронарной артерии тромбом. Он может сформироваться на поврежденной атеросклеротической бляшке.
В результате клетки, лишенные кислорода и питательных веществ, повреждаются и погибают.
Основную сократительную функцию сердца выполняют кардиомиоциты. Это специализированные мышечные клетки миокарда. Они обеспечивают ритмичные сокращения и поддерживают кровообращение.
Однако зрелые кардиомиоциты взрослого человека обладают крайне ограниченной способностью к делению. В отличие от клеток кожи или кишечника, они практически не могут самостоятельно восполнять значительные потери.
Поэтому после инфаркта организм не заменяет все погибшие клетки новыми. На месте повреждения формируется соединительная ткань.
Она выполняет функцию каркаса и препятствует разрыву стенки сердца. Вместе с тем такая ткань не сокращается с той же силой, что и здоровый миокард.
Чем больше площадь повреждения, тем выше вероятность снижения насосной функции сердца. В частности, левый желудочек может изменять форму и размеры. Его стенки подвергаются структурной перестройке.
При этом оставшимся кардиомиоцитам приходится работать с повышенной нагрузкой. Постепенно такие изменения могут привести к хронической сердечной недостаточности.
Пациенту становится сложнее переносить физическую нагрузку. Кроме того, могут появляться одышка, слабость и задержка жидкости. При выраженном нарушении насосной функции повышается риск повторных госпитализаций и смерти.
Как ученые планируют запустить регенерацию миокарда
В центре новой разработки находятся два белка — Myc и циклин Т1 (Cyclin T1). Оба участвуют в регуляции роста и деления клеток.
Первый белок связан с работой гена MYC. Он относится к факторам транскрипции, то есть регулирует активность других генов. MYC участвует в управлении клеточным ростом и обменом веществ.
В обычных условиях активность этого механизма строго контролируется.
Однако при определенных повреждениях тканей изменение его работы может запускать восстановительные процессы.
Второй белок — циклин Т1 — кодируется геном CCNT1. Он участвует в регуляции активности ферментных комплексов, которые обеспечивают работу генов и переход клетки между этапами жизненного цикла. В частности, циклин Т1 связан с механизмами контроля транскрипции.
По отдельности эти механизмы не обеспечивают полноценного восстановления сердечной мышцы. Тем не менее предыдущие эксперименты показали, что совместное воздействие на MYC и CCNT1 может стимулировать деление зрелых кардиомиоцитов.
Именно эту особенность исследователи использовали при создании экспериментального средства на основе модифицированной мРНК.
Такая молекула переносит в клетку инструкцию для синтеза определенного белка. В данном случае она обеспечивает временный запуск производства Myc и циклина Т1.
Почему ученые выбрали временную активацию генов
Принципиальное отличие этого подхода от постоянного изменения генетического материала заключается в продолжительности воздействия.
РНК-молекула не должна встраиваться в ДНК клетки. Вместо этого она служит временной матрицей для производства белка. После выполнения своей функции молекула постепенно разрушается естественными клеточными механизмами.
Таким образом, исследователи стремились получить ограниченный по времени импульс активности генов. Это должно стимулировать деление кардиомиоцитов без постоянного изменения их поведения.
Чем новый подход отличается от существующего лечения
Сегодня лечение инфаркта миокарда направлено прежде всего на восстановление кровотока, ограничение повреждения сердечной мышцы и предупреждение осложнений.
На остром этапе ключевое значение имеет быстрое восстановление кровоснабжения пораженного участка. Для этого применяют чрескожное коронарное вмешательство, включая баллонную ангиопластику и установку стента.
В определенных клинических ситуациях используют тромболитическую терапию.
После стабилизации состояния пациенту назначают лечение для снижения риска повторных сердечно-сосудистых событий и развития сердечной недостаточности.
В зависимости от клинической ситуации применяют препараты, влияющие на работу ренин-ангиотензин-альдостероновой системы, бета-адреноблокаторы, ингибиторы натрий-глюкозного котранспортера второго типа и другие средства с доказанной эффективностью.
Кроме того, важную роль играют контроль артериального давления, уровня холестерина и глюкозы крови. Не менее значимы коррекция образа жизни и кардиологическая реабилитация.
Однако перечисленные методы не решают одну из основных проблем. Погибшие кардиомиоциты не восстанавливаются в достаточном количестве.
Вместо них организм формирует рубцовую ткань. При этом оставшаяся мышца принимает на себя дополнительную нагрузку.
Новая РНК-терапия предлагает иной принцип воздействия. Вместо того чтобы только поддерживать функцию сохранившегося миокарда, она должна стимулировать образование новых мышечных клеток.
Это не означает, что экспериментальная разработка сможет заменить существующие методы лечения. Напротив, даже при успешном дальнейшем развитии ее, вероятнее всего, будут рассматривать как дополнительный инструмент комплексной терапии.
Что означает новая разработка для будущего кардиологии
Исследование международной группы ученых демонстрирует, что восстановление поврежденной сердечной мышцы может стать более достижимой задачей.
Временная активация белков Myc и циклина Т1 позволила стимулировать деление кардиомиоцитов. Особое значение имеет установленная зависимость результата от продолжительности и локализации воздействия.
Это показывает, что для регенерации недостаточно просто активировать механизмы клеточного роста. Необходимо точно управлять их работой, чтобы получить восстановительный эффект и ограничить потенциальные риски.
При этом разработка пока остается на доклиническом этапе. Исследователям предстоит подтвердить безопасность подхода, воспроизвести результаты и провести испытания с участием людей.
Только после этого можно будет говорить о возможности его применения в кардиологической практике.
В перспективе это позволит изменить подход к ведению части пациентов с постинфарктным повреждением миокарда и сердечной недостаточностью.
Пока же главный результат исследования заключается в доказательстве принципиальной возможности управляемой стимуляции деления зрелых клеток сердечной мышцы с помощью временного воздействия на определенные молекулярные механизмы.
Кардиология
Инфектология
Онкология
Фертильность
Нефрология
Эндокринология