Ученые узнали, что восстанавливает после сердечного приступа

Терапия сердечными клетками с участием кардиомиоцитов с повышенной способностью к пролиферации может стать эффективной будущей стратегией восстановления миокарда.

Фото: Школы медицины UAB и Школы инженерии UAB

В исследовании на крупных животных исследователи показали, что восстановлению после сердечного приступа способствует инъекция клеток сердечной мышцы, полученных из индуцированной человеком линии плюрипотентных стволовых клеток, или hiPSC, которые сверхэкспрессируют циклин D2. В этом исследовании, опубликованном в журнале Circulation, использовалась модель сердечных приступов у свиней, которая больше напоминает человеческое сердце по размеру и физиологии и, таким образом, имеет более высокое клиническое значение для болезней человека по сравнению с исследованиями на мышах, пишет https://medicalxpress.com

Постоянной проблемой для исследователей в области биоинженерии является неспособность сердца регенерировать мышечную ткань после того, как сердечный приступ убил часть его мышечной стенки. Эта мертвая ткань может растягивать окружающие мышцы, что приводит к смертельному увеличению сердца.

Таким образом, кардиологи стремились создать новую ткань — накладывая участок клеток сердечной мышцы или вводя клетки сердца — чтобы заменить поврежденную мышцу. Точно так же они пытались стимулировать деление существующих клеток сердечной мышцы возле поврежденного участка. Настоящее исследование, проведенное учеными из Университета Алабамы в Бирмингеме, показывает прогресс в достижении обеих целей.

После экспериментального сердечного приступа в сердечную ткань вокруг места инфаркта вводили около 30 миллионов биотехнологических кардиомиоцитов человека, которые были дифференцированы от hiPSC. Эти клетки также сверхэкспрессируют циклин D2, часть семейства белков, участвующих в делении клеток .

По сравнению с контрольными кардиомиоцитами человека циклин D2-кардиомиоциты показали повышенную способность восстанавливать сердце. Они размножались после инъекции, и к четырем неделям сердца имели менее патогенное увеличение, уменьшился размер мертвой мышечной ткани и улучшилась функция сердца.

Интересно, что циклин D2-кардиомиоциты стимулировали не только свою собственную пролиферацию , но также пролиферацию существующих клеток сердечной мышцы вокруг места инфаркта сердца свиньи, а также проявляли ангиогенез, развитие новых кровеносных сосудов.

«Эти результаты предполагают, что трансплантация циклина D2-кардиомиоцитов может быть потенциальной терапевтической стратегией для восстановления инфаркта сердца», — сказал руководитель исследования Цзяньи «Джей» Чжан, доктор медицины, доктор философии, председатель совместного отдела биомедицинской инженерии. Школы медицины UAB и Школы инженерии UAB.

Эта способность трансплантата циклин D2-кардиомиоцитов стимулировать пролиферацию соседних существующих сердечных клеток предполагает паракринную передачу сигналов, тип клеточной коммуникации, при которой клетка вырабатывает сигнал, который вызывает изменения в соседних клетках.

Экзосомы — маленькие пузырьки или крошечные пузырьки, которые выделяются клетками человека или животных и содержат белки и РНК из клеток, которые их выделяют, — одна из распространенных форм паракринной передачи сигналов.

Чжан и его коллеги обнаружили, что экзосомы, очищенные ими из среды для роста кардиомиоцитов с циклином D2, действительно способствовали пролиферации культивируемых кардиомиоцитов. Кроме того, обработанные кардиомиоциты были более устойчивы к запрограммированной гибели клеток, называемой апоптозом, вызванной низким уровнем кислорода. Экзосомы также индуцировали пролиферацию различных других типов клеток, включая эндотелиальные клетки пупочной вены человека, клетки гладких мышц сосудов человека и кардиомиоциты 7-дневных крыс, пролиферация которых практически не обнаруживается.

Частью груза, который несут экзосомы, являются микроРНК или миРНК. Эти короткие фрагменты РНК обладают способностью взаимодействовать с информационной РНК в клетках-мишенях и являются надежными участниками регуляции генов в клетках. У людей есть более 2000 miRNA с различными последовательностями РНК, и считается, что они регулируют треть генов в геноме.

Итак, исследователи задокументировали, какие микроРНК присутствовали в экзосомах кардиомиоцитов, сверхэкспрессирующих циклин D2, и в экзосомах кардиомиоцитов, не обладающих сверхэкспрессией. Как и ожидалось, они нашли отличия.

Вместе экзосомы из обоих типов клеток содержали 1072 различных miRNA, и 651 были общими для двух групп экзосом . Однако 332 miRNAs были обнаружены только в кардиомиоцитах с избыточной экспрессией cyclin D2, а 89 miRNA были специфичны для кардиомиоцитов с избыточной экспрессией. В предварительной работе по характеристике эффектов конкретных miRNA было показано, что одна конкретная miRNA из экзосом, сверхэкспрессирующих циклин D2, стимулирует пролиферацию при доставке в кардиомиоциты крысы.

Таким образом, по мере того, как терапевтический потенциал экзосом для улучшения сердечной функции становится более очевидным, сочетание опосредованной экзосомами доставки пролиферативных миРНК с трансплантацией сверхэкспрессирующих циклин D2 кардиомиоцитов или клеточных продуктов может стать новой многообещающей стратегией для усиления пролиферации кардиомиоциты реципиента и уменьшение сердечного фиброза », — сказал Чжан. «В целом, наши данные предполагают, что терапия сердечными клетками с участием кардиомиоцитов с повышенной способностью к пролиферации может стать эффективной будущей стратегией восстановления миокарда и профилактики застойной сердечной недостаточности у пациентов с острым инфарктом миокарда».