Ученые открыли новый тип клеток в сердце рыб данио-рерио

Исследователи выявили у рыб данио-рерио ранее неизвестный тип клеток, окружающих кровеносные сосуды сердца, которые могут способствовать регулированию их роста. Это открытие поможет лучше понять механизмы восстановления поврежденной сердечной ткани и может быть использовано для разработки новых методов лечения для людей. Об этом пишет Известия.

Ученые сосредоточились на изучении сердца данио-рерио, так как эти рыбы обладают способностью восстанавливать сердечную ткань. Это делает их идеальными для исследования процессов регенерации.

Для восстановления сердечной мышцы необходимо обеспечить ее кровоснабжение, и новым клеткам требуется кислород, поступающий через сосуды. Исследователей интересовал механизм согласования роста ткани и сосудистой сети, а также участие клеток в этом процессе.

Цзинли Цао, специалист по клеточной биологии из Weill Cornell Medicine, отметил, что конечная цель их работы — восстановление поврежденного сердца человека. Важным аспектом является способность восстанавливать сосуды в нужном месте и в нужное время. Команда исследовала клетки наружного слоя сердца — эпикарда, который, как было установлено ранее, играет ключевую роль в восстановлении органа после травмы, предоставляя клетки и выделяя необходимые сигналы для регенерации.

Эпикард представляет собой тонкий наружный слой сердца, содержащий клетки-предшественники, которые могут превращаться в специализированные клетки. После повреждения сердца у данио-рерио часть таких предшественников активируется и участвует в восстановлении тканей и сосудов.

В новом исследовании ученые изучили, какие гены активируются в клетках эпикарда после повреждения сердца. Они также проследили происхождение клеток и их превращение. Особое внимание было уделено гену scxa, который связан с производством белка, регулирующего работу других генов и участвующего в специализации клеток-предшественников.

Исследователи обнаружили, что часть клеток с активным scxa превращается в новый тип клеток, расположенных вокруг сосудов сердца, названных периваскулярными. Эта популяция клеток отличается от других, поддерживающих сосудистую стенку, и, по мнению ученых, может стабилизировать сосудистую сеть и участвовать в ее перестройке во время развития сердца и восстановления после травмы.

Новые клетки также связаны с выработкой коллагена XVIII, который входит в состав окружающих клеток. Из этого белка может образовываться эндостатин, способный ограничивать образование сосудов. Предполагается, что этот механизм помогает контролировать рост сосудистой сети, что особенно важно во время восстановления сердца.

В экспериментах было установлено, что нарушение работы scxa приводит к увеличению плотности сосудистой сети, что подтверждает его участие в регулировании роста сосудов. Однако роль коллагена и эндостатина в этом механизме требует дальнейшего изучения.

Ученые также обнаружили связь с гипоксией, когда активность scxa увеличивается. Это может направлять часть клеток-предшественников к образованию клеток, поддерживающих сосуды, что указывает на важность кислорода как сигнала для изменений в клетках эпикарда.

Хотя результаты исследования нельзя напрямую перенести на человека, так как у людей есть родственный ген SCX, ученые продолжают изучать, как клетки человеческого эпикарда используют этот ген. Они также исследуют, как восстановить сердце после инфаркта, когда кровоток к сердечной мышце блокируется, что приводит к недостатку кислорода и гибели клеток.

Команда Цао работает с выращенными в лаборатории человеческими клетками эпикарда и сердечными органоидами, которые являются трехмерными клеточными моделями, воспроизводящими свойства сердечной ткани. В будущем исследователи планируют использовать активированные клетки для создания «биологической повязки», которая могла бы поддерживать контролируемый рост сердечной ткани и сосудов в месте повреждения. Однако это пока остается направлением лабораторной работы, а не готовым методом лечения.

Цао подчеркивает, что восстановление сердца, вероятно, не будет зависеть от единственного фактора. Обнаруженные клетки и их механизмы открывают новые возможности для изучения регенерации.