Воскресить мертвую клетку невозможно. Поэтому, если при инфаркте миокарда клетки сердечной мышцы погибли от недостатка крови, для восстановления сердечной мышцы жизненно важна их замена.

Но восстановительные способности мышцы сердца взрослого человека ограничены, и ученые пытаются придать процессу регенерации дополнительный импульс. На сегодня опробовано много методов пересадки в поврежденное сердце здоровых клеток, но пока ни один из них не стал клинически надежной процедурой, исцеляющей больной орган.

Ученые из Школы медицины Стэнфордского Университета (Stanford University School of Medicine) и Детской больницы Люсиль Паккард (Lucile Packard Children's Hospital) разработали патч из структурно модифицированного коллагена, который можно трансплантировать в область близкую к поврежденной ткани сердца. Их исследования на мышах показали, что такой патч не только ускоряет образование новых клеток и кровеносных сосудов в пораженной области, но и ограничивает степень повреждения тканей первичным заболеванием.

По мнению Пилар Руис-Лозано (Pilar Ruiz-Lozano), PhD, адъюнкт-профессора педиатрии, ключом к развитию этих эффектов является то, что патч не предназначен для замены мертвых клеток сердечной мышцы. Он заменяет эпикард, наружный слой сердца, не являющийся мышечной тканью, но защищающий и поддерживающий сердечную мышцу, или миокард.

«Наша синтетическая ткань обладает механическими свойствами эмбрионального эпикарда», – объясняет Руис-Лозано, старший автор статьи об исследовании, опубликованной он-лайн в журнале Biomaterials.

Эмбриональный эпикард значительно более гибок, чем эпикард сердца взрослого организма, но более жестко структурирован, чем существующие материалы, что делает его более благоприятным для роста новой ткани.

Коллаген. (Фото: preventivescience.org)

«Мы уделили огромное внимание физическим свойствам наших материалов и тому, как их эластичность может изменить функцию сердца», – продолжает Руис-Лозано.

Эпикард – или его искусственный заменитель – должен способствовать миграции и пролиферации клеток, необходимым для восстановления поврежденной ткани, а также быть достаточно проницаемым, чтобы питательные вещества и клеточные отходы могли проникать через сеть пронизывающих его кровеносных сосудов. Сетчатая структура коллагеновых волокон патча обладает этими свойствами, служа опорой и являясь стимулом для нового роста.

Коллаген – волокнистый белок соединительной ткани, составляющий основу кожи, костей, хрящей и сухожилий, а также эпикарда. Поскольку патч сделан из бесклеточного коллагена, то есть не содержит клеток, иммунитет животных-реципиентов не нужно подавлять, чтобы избежать его отторжения. Со временем коллаген просто поглощается органом.

По сравнению с контрольными мышами мыши, которым патч был пересажен сразу же после хирургически индуцированного инфаркта миокарда, демонстрировали значительное улучшение функции сердца, наблюдаемое на эхокардиограммах, сделанных две недели спустя. Через четыре недели после имплантации патча в сердце животных отмечалась более активная миграция клеток к месту повреждения. Новые клетки присутствовали как в патче, так и в соседней поврежденной сердечной ткани.

Кроме того, в сердцах с пересаженным коллагеновым патчем лучше развивались новые кровеносные сосуды, которые, по-видимому, более эффективно обеспечивали ткани кислородом и питательными веществами, уменьшая тем самым количество погибших клеток.

Помимо помощи в регенерации сердечной ткани такой патч может быть использован в качестве системы доставки в организм пациента лекарственных препаратов или стволовых клеток, считает доктор Руис-Лозано.

По мнению профессора детской кардиологии Даниэля Бернстейна (Daniel Bernstein), MD, возможности патча в качестве системы доставки могут сделать его полезным в лечении детей с сердечными заболеваниями.

«На педиатрических больных с врожденными пороками сердца или при поражении сердца вирусными инфекциями мы могли бы использовать его для введения факторов роста непосредственно в орган. В таком случае их эффект сохранялся бы значительно дольше», – подчеркивает ученый.

Доктор Руис-Лозано и ее коллеги уже изучают возможность использования своего патча в качестве системы доставки, а также приступили к экспериментам по регенерации сердечной мышцы на более крупных животных.

Оригинальная статья The effect of bioengineered acellular collagen patch on cardiac remodeling and ventricular function post myocardial infarction