Физиологам из университета и госпиталя Оттавы удалось улучшить сердечную функцию у грызунов путем системного ввода сигнальной молекулы кардиотрофина. Сердце животных приобрело признаки физиологической гипертрофии, которая происходит при адаптации к умеренным физическим нагрузкам и тренировкам на выносливость. Улучшилась сократительная способность сердечной мышцы и снабжение ее кислородом. Кроме того, ученым удалось облегчить состояние больных животных с легочной гипертензией. Исследование опубликовано в журнале Cell Research.

Гипертрофия сердца — состояние, когда орган увеличивается в размерах, стенки его камер при этом обычно растягиваются и утончаются. Гипертрофия может быть патологической, при этом стенки сердца сильно утончаются и ослабевают. Кардиомиоциты, из которых состоят стенки желудочков, при этом могут замещаться соединительной тканью. В итоге способность сердца к сокращению необратимо ухудшается.

giphy.com

Тем не менее, увеличение объема желудочков может быть полезно. Небольшая гипертрофия сердца, которая происходит в ответ на физические нагрузки, особенно при тренировках на выносливость, направлена на то, чтобы перемещать по организму больший объем крови. Физиологическая гипертрофия сопровождается увеличением кровоснабжения сердечной мышцы и в целом улучшает сердечную функцию. В отличие от патологической гипертрофии, этот эффект обратим. Если достаточно продолжительное время ничего не делать, тренированное сердце вернется в обычное состояние.

Канадские физиологи обнаружили, что белок кардиотрофин 1 (CT1) при системном введении может воспроизвести эффект тренировок и привести к развитию физиологической гипертрофии сердца. В эксперименте на мышах и крысах ученые показали, что введение кардиотрофина в течение двух недель приводило к росту сердечной мышцы. При прекращении действия кардиотрофина через шесть недель сердце возвращалось к прежним показателям. При этом хроническое действие аналога адреналина фенилэфрина привело к необратимой гипертрофии миокарда, сопровождающейся появлением волокон соединительной ткани.

Кардиотрофин (hCT1) вызывает удлиннение кардиомиоцитов и увеличение их сократительной способности, в то время как фенилэфрин (PE) вызывает неспецифическое увеличение клеток в размерах. Mohammad Abdul-Ghani et al / Cell Research 2017

Ученые проверили, как кардиотрофин влияет на снабжение миокарда кислородом. Этот белок является сигнальной молекулой и вызывает выброс различных факторов, в том числе связанных с ростом сосудов. Действительно, в миокарде подопытных животных увеличилось количество капилляров. Потребление кислорода кардиомиоцитами выросло.

Наконец, авторы работы проверили терапевтические возможности кардиотрофина на модели крыс с легочной гипертензией. Это состояние заключается в увеличении давления в легочной артерии, приводит к патологическому растяжению правого желудочка, и так называемому «правому сердечному приступу». В тяжелой форме это заболевание неизлечимо. Введение кадиотрофина животным с прогрессирующей легочной гипертензией облегчило состояние животных и улучшило функции сердца.

Сердце через 6 недель после действия кардиотрофина (hCT1) возвращается в прежнее состояние. PE – пример патологической гипертрофии в результате хронического действия фенилэфрина. Mohammad Abdul-Ghani et al / Cell Research 2017

Надо отметить, что функции кардиотрофина известны уже давно, однако ранее он считался фактором, провоцирующим патологические изменения сердца. Это обусловлено тем, что его экспрессия повышена при различных болезненных состояниях, а введение больших доз приводило в экспериментах к негативному эффекту. Однако, как считают авторы, повышенная экспрессия этого белка в сердце является не причиной, а следствием болезни.

Ученые утверждают, что все дело в дозе препарата. Оказалось, что развитие как физиологической, так и патологической гипертрофии происходит по одному механизму с участием белка каспазы 3. Небольшая активация каспазо-зависимого сигнального каскада приводит к положительному эффекту, а избыточная — к патологии.

Если открытие авторов работы подтвердится на людях, это будет большой шаг вперед в области лечения «правых» патологий сердца, которые сейчас плохо или вообще не поддаются терапии. Кроме того эффект «тренированного сердца» поможет восстановиться людям, которые не способны полноценно тренироваться сами, например, после инфаркта.

Мы писали ранее, как сердце после инфаркта восстановили при помощи специальной заплатки. Кроме того, наследственное заболевание сердца ученые смогли вылечить генной модификацией эмбриона.

Автор: Дарья Спасская