Команда под руководством доктора Елены Кано (Elena Cano) из лаборатории интегративной сосудистой биологии профессора Хольгера Герхардта (Holger Gerhardt) в Центре Макса Дельбрюка (Max Delbrück Center) в Берлине выяснила механизм, посредством которого в сердце формируются новые артерии. Открытие, опубликованное в журнале Circulation Research, заполняет важный пробел в нашем понимании того, как развиваются коронарные артерии, и может помочь улучшить методы лечения, направленные на излечение повреждений сердечной мышцы, вызванных сердечным приступом или инсультом — основными причинами смертности и инвалидности во всем мире.
Сердечный приступ или инсульт могут привести к отмиранию тканей сердечной мышцы. В результате кровоснабжение сердца ухудшается, что приводит к стойкой инвалидности. Хотя некоторые ткани заживляются спонтанно за счет роста новых кровеносных сосудов, этого объема часто недостаточно для полного восстановления кровоснабжения. Современные методы лечения направлены на устранение симптомов и замедление сердечно-сосудистых заболеваний.
Исследователи пытались различными методами стимулировать рост новых кровеносных сосудов в поврежденной сердечной ткани. Однако им не удалось создать стабильную, зрелую сосудистую сеть, улучшающую функцию сердца, говорит Кано. Одним из основных недостатков было отсутствие более глубокого понимания сложных молекулярных, клеточных и структурных сигналов, которые сосудистые клетки используют для построения иерархической сети кровеносных сосудов.
Применение одноклеточного секвенирования для решения проблемы
Изучая, как васкуляризуются ткани, Кано обнаружила в своих образцах тип преартериальных клеток, которые, по-видимому, играют важную роль в росте новых артерий. Об этих преартериальных клетках уже сообщали другие исследователи. Но Кано хотел изучить их с помощью новых технологий.
Используя секвенирование отдельных клеток для анализа транскриптома сердечных клеток, взятых у мышей на разных стадиях развития, группа исследователей показала, что эти сердечные преартериальные клетки развиваются из «кончиковых клеток» — специализированных клеток, которые воспринимают сигналы окружающей среды, чтобы управлять растущими сосудами. в конкретные направления. Команда также использовала пространственно-временное 3D-картирование для подтверждения своих результатов. Более того, они показали, что эти преартериальные клетки уже «помечены» для развития в артериальные клетки, что противоречит современным представлениям о том, как развиваются артерии.
Считалось, что новые артерии формируют свои уникальные характеристики, такие как длина и диаметр, исключительно на основе механических сигналов, таких как скорость жидкости, текущей через них. Однако «это исследование показывает, что преартериальные клетки уже имеют характеристики артерий еще до того, как через них протекает какая-либо жидкость», — говорит Кано.
Исследователи также повторно проанализировали ранее опубликованные данные об отдельных клетках, собранные исследователями из Великобритании из эмбриональной ткани сердца человека. Затем они сравнили полученные данные со своими собственными данными, полученными на сердечной ткани мышей, поврежденной сердечным приступом. Они обнаружили, что новые артерии формируются в эмбриональной ткани человека по тому же механизму, что и после повреждения в результате сердечного приступа у мышей.
«Мы показываем, что этот механизм не только сохраняется у мышей и людей во время развития, но также сохраняется на протяжении всей жизни и активируется после сердечного приступа», — говорит Кано.
Последствия для лечения
«Понимание того, как естественным образом формируются и восстанавливаются коронарные артерии, открывает возможность разработки методов лечения, которые стимулируют эти регенеративные пути и потенциально обращают вспять повреждение сердечной мышцы», — говорит Кано.
«Теперь мы знаем, что не только поток сигнализирует эндотелиальным клеткам сосудов о том, что они должны стать артериями, но и что верхушечные клетки превращаются в преартериальные клетки, которые в конечном итоге становятся артериями», — говорит Герхардт. «Удивительно, но мы обнаружили, что не все верхушечные клетки обладают способностью образовывать артерии, что открывает перспективу избирательного увеличения этого пула клеток в терапевтических целях».
«Это шаг вперед», — добавляет Кано. «Это новый механизм, который мы потенциально можем настроить во время регенерации, чтобы увидеть, сможем ли мы сформировать новые артерии для оптимального восстановления кровоснабжения».
Литература:
Elena Cano et al, Intramyocardial Sprouting Tip Cells Specify Coronary Arterialization, Circulation Research (2024). DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.124.324868
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗМЦ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
