Американские ученые прояснили механизм превращения клеток соединительной ткани сердца в остеобразующие клетки кости при повреждениях и травмах. Результаты работы опубликованы в журнале Cell Stem Cell.

Минерализация мягких тканей — патологический процесс, при котором часть органа затвердевает из-за аномального отложения солей кальция (кальциноза). Как последствие сахарного диабета или ишемии минерализация может нарушать электропроводность тканей и приводить, например, к блокаде сердца. Таким образом, известно, что феномен связан с последствиями травм и процессами дегенерации, но его молекулярные механизмы изучены недостаточно. При этом способов лечения кальциноза не существует.

Чтобы восполнить пробел, ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе провели серию экспериментов. На первом этапе они извлекали кардиальные фибробласты (клетки соединительной ткани сердца) человека и обрабатывали их мезенхимальными стволовыми клетками. В результате фибробласты начинали дифференцироваться в остеобласты, молодые клетки кости. Затем методом секвенирования РНК авторы выявили гены и белки, которые связаны с кальцинозом: ген Runx2, белок остеокальцин (OCN) и другие.

Дизайн экспериментов и механизм предотвращения кальциноза. / © Indulekha C.L. Pillai et al., Cell Stem Cell

Для проверки механизма в естественных условиях исследователи провели эксперимент in vivo. У здоровых мышей моделировались различные повреждения миокарда (например, с помощью высоких доз системных стероидов), что приводило к минерализации его фибробластов. Затем клетки из области кальциноза трансплантировались мышам-реципиентам. Спустя время мягкие ткани сердца последних также частично затвердевали. Анализ показал, что в этом случае, помимо Runx2, гиперэкспрессировался ген ENPP1, кодирующий одноименный фермент.

Наконец ученые проверили, возможно ли предотвратить процесс минерализации тканей. Для этого до и после повреждения миокарда мышам вводились молекулы SYL-001 (ингибитор ENPP1). По сравнению с животными из контрольной группы это позволило сократить область кальциноза на 42 процента. Затем мышам, получившим SYL-001, вводился ее аналог — ARL67156 (ингибитор эктонуклеозидаз — ферментов, участвующих в межклеточной передаче сигнала): в этом случае сокращение области достигало 85 процентов, а сердечная функция практически восстанавливалась.

По словам авторов, следующим шагом станет разработка препарата, предотвращающего минерализацию тканей. Сейчас они работают над адаптацией технологии к кальцинозу кровеносных сосудов, а также над возможностью делать кальциноз обратимым: эффект ингибиторов ENPP1 развивается только при введении до повреждения.