В отличие от людей, рыбки данио могут полностью восстанавливать свое сердце после травмы. Они обязаны этой способностью взаимодействию между их нервной и иммунной системами, как теперь сообщают исследователи под руководством Суфансы Савамипхака из Центра Макса Дельбрюка в журнале Developmental Cell.
Ежегодно более 300 000 человек в Германии заболевают инфарктом миокарда — техническим термином, обозначающим сердечный приступ. Число людей, переживших сердечный приступ, значительно возросло, но это тяжелое сердечное заболевание наносит непоправимый вред их сердцам . Сердечный приступ возникает, когда кровеносные сосуды , доставляющие кровь и кислород к сердечной мышце , блокируются, что приводит к отмиранию части ткани сердечной мышцы.
Это повреждение является необратимым, поскольку человеческое сердце не имеет способности выращивать новые клетки сердечной мышцы. Вместо этого клетки соединительной ткани, известные как фибробласты, мигрируют в поврежденную область сердечной мышцы. Они образуют рубцовую ткань, которая ослабляет насосную способность сердца. Предыдущие попытки использовать стволовые клетки для лечения сердца, поврежденного инфарктом, не увенчались успехом.
Команда под руководством доктора Суфансы Савамипхака, руководителя лаборатории сердечно-сосудистых и гематопоэтических взаимодействий Центра Макса Дельбрюка, смотрит на этот процесс под другим углом.
«Мы знаем, что сигналы от вегетативной нервной системы и иммунной системы играют ключевую роль в рубцевании и регенерации», — говорит Савамипхак. «Поэтому само собой разумеется, что связь между вегетативной нервной и иммунной системами определяет, произойдет ли рубцевание сердечной мышцы или сможет ли сердечная мышца восстановиться». Также известно, что макрофаги играют роль в обоих процессах. Но как принимается это решение?
Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи изучают личинки рыбок данио. Рыбу легко модифицировать, она также оптически прозрачна, что позволяет легко наблюдать внутренние процессы в живом организме. «Кроме того, они могут полностью восстановить свое сердце после травмы», — говорит Онур Апайдин, первый автор исследования, опубликованного в журнале Developmental Cell.
Исследователи использовали личинки рыбок данио, клетки сердечной мышцы которых производят флуоресцентное вещество, что позволяет легко обнаружить их под микроскопом. Затем они вызвали повреждение, похожее на инфаркт миокарда , в личиночном сердце и заблокировали несколько рецепторов на поверхности макрофагов. В результате адренергические сигналы от вегетативной нервной системы определяли, будут ли макрофаги размножаться и мигрировать в поврежденный участок. Эти сигналы также сыграли важную роль в регенерации ткани сердечной мышцы.
На следующем этапе исследователи создали генетически модифицированных рыбок данио, у которых адренергический сигнал достигал макрофагов, но не мог передаваться от рецептора внутрь клетки. «Это показало, что передача сигнала имеет решающее значение для регенерации сердца», — говорит Апайдин. Если передача сигналов прерывается, вместо этого запускается процесс рубцевания.
«Наши результаты показывают, что это ключевой регулятор перекрестных помех между нервной и иммунной системами», — говорит Апайдин. Когда макрофаги активируются адренергическими сигналами вегетативной нервной системы , они, в свою очередь, связываются с фибробластами. Фибробласты, способствующие регенерации, изменяют внеклеточный матрикс в поврежденном участке.
В конечном итоге это создает микросреду, способствующую росту кровеносных и лимфатических сосудов и развитию новых сердечных сосудов. Если же сигнал блокируется, фибробласты проникают в это место и вызывают рубцевание — аналогично тому, что происходит в сердце человека после сердечного приступа.
«Далее мы хотим подробно изучить, чем отличается передача сигналов между рыбками данио и людьми», — говорит Савамипхак. «Это поможет нам понять, почему ткань сердечной мышцы не способна регенерировать у людей». Команда также надеется определить потенциальные цели для воздействия на взаимодействие между нервной и иммунной системами таким образом, чтобы способствовать регенерации тканей сердечной мышцы и поддержанию функции сердца у пациентов с сердечным приступом.
Теги: регенерация
