Около одного процента населения мира рождается с врожденным пороком сердца, от которого ежегодно страдают около 40 000 рождений в США, но как возникают эти конкретные врожденные пороки, в значительной степени неизвестно.
Стремясь узнать больше о том, как развивается сердце, исследователи из Медицинской школы Университета Мэриленда (UMSOM) определили, что клетки, выстилающие сердце, направляют рост сердечной мышцы до тех пор, пока сердце не достигнет своего полного размера. Они также описали сложный механизм, регулирующий этот процесс, который требует обхода двух наборов тормозов для правильного развития сердца.
Исследователи говорят, что эти результаты объясняют немного больше того, что может пойти не так во время развития, что может привести к врожденным дефектам сердца, а также могут помочь разработать более совершенные методы регенерации сердечной ткани.
«Чтобы вылечиться от болезни, вам нужно выяснить, как регенерировать сердце. В настоящее время никто не может регенерировать все сердце, в основном потому, что они были сосредоточены на использовании сердечной мышцы для роста большего количества клеток сердечной мышцы », — сказал Дэцян. Ли, доктор философии, доцент кафедры хирургии Медицинской школы Университета Мэриленда в Центре сосудистых и воспалительных заболеваний. «Наши результаты показывают, что нам могут понадобиться другие клетки сердца, такие как эпикард (клетки, выстилающие сердце), чтобы дать необходимые инструкции для увеличения сердечной мышцы».
Механизм, описанный командой, был опубликован 20 июня в Circulation Research .
Было известно, что регулятор гена гистоновая деацетилаза 3 (сокращенно HDAC3) важен для развития клеток сердечной мышцы, но неизвестно, играет ли она особую роль в отдельном слое клеток, выстилающих сердце. Чтобы изучить роль HDAC3 в развитии сердца, исследователи генетически сконструировали мышей, у которых отсутствовал HDAC3 только в клетках, выстилающих сердце. У эмбрионов мышей они обнаружили, что эти сердца без HDAC3 в сердечной оболочке имели более тонкие и компактные стенки в желудочках сердца — в основном казалось, что сердца недостаточно росли.
Исследовательская группа определила, что клетки, выстилающие сердце без регулятора гена HDAC3, также производят меньше двух факторов роста, которые эти клетки обычно выкачивают для стимулирования роста сердца, а также производят слишком много двух микроРНК. МикроРНК — это небольшие фрагменты генетического материала, которые контролируют, какие гены включаются и превращаются в белки.
«Мы долго пытались собрать воедино части этого механизма. Однажды постдокторский научный сотрудник и ведущий автор исследования Джихён Джанг, доктор философии, подошел ко мне и высказал блестящую идею о двойных тормозных механизмах микроРНК, предотвращающих рост. факторов от производства, что в итоге оказалось правдой!» — сказал доктор Ли. «Мы не смогли бы завершить это исследование без ценного вклада и идей наших соавторов, а также поддержки со стороны отделения хирургии и Центра сосудистых и воспалительных заболеваний».
Отдельно они обнаружили, что HDAC3 отключает гены, кодирующие две микроРНК, что позволяет генерировать факторы роста и обеспечивает рост сердца до полного размера.
«Вы можете спросить, зачем использовать такую сложную стратегию, которая требует пересечения двух двойных тормозов, чтобы получить нормальное сердце? Что ж, регуляторы генов, такие как HDAC3, находятся в каждой клетке тела, и микроРНК также находятся повсюду. Эти специфические регуляторные препятствия позволяют этому процессу быть специализированным в различных частях тела. Конечно, это также означает, что эти клеточные механизмы могут иметь применение и при других заболеваниях, таких как рак», — сказал доктор Ли. «Некоторым людям этот механизм и эти выводы могут показаться невероятно подробными. Однако, если вы думаете о жизни, детали имеют значение. Если одна маленькая вещь испортится, то все испортится».
Э. Альберт Рис, доктор медицинских наук, магистр делового администрирования, вице-президент по медицинским вопросам Университета Мэриленда, а также почетный профессор и декан Школы медицины Университета Мэриленда имени Джона З. и Акико К. Бауэрс сказал: «Один одно из состояний здоровья , на изучение которых я потратил большую часть своей карьеры, — это механизмы, лежащие в основе структурных врожденных дефектов.Фундаментальные исследования, такие как проведенные в этом исследовании, необходимы нам, чтобы выяснить, как тело развивается нормально, чтобы мы могли определить, что идет не так, как надо в болезни, и, в конце концов, однажды, в этом случае, мы сможем найти способы предотвратить врожденные пороки сердца у следующего поколения новорожденных».
