Сердце младенца способно к регенерации

В эксперименте с новорожденными мышами ученые доказали, что млекопитающие могут доращивать поврежденное сердце не хуже рыб или саламандр. Правда, эти эволюционные отголоски пропадают почти сразу после рождения.

Способность к регенерации обычно приписывают хвостатым земноводным (Urodela Amphibia) и костистым рыбам (Teleostei). Они сохраняют способность восстанавливать не только хвосты, но и поврежденное сердце на протяжении всей жизни. Аквариумная рыбка данио рерио (в англоязычной литературе – zebrafish), которая часто используется как модельный организм для генетических исследований позвоночных животных, также прекрасно доращивает до 20% сердца. Причем на нем не останется никаких шрамов.

Эмбриональное сердце

Наиболее высокоорганизованный класс животных (млекопитающие -- Mammalia) обладают более продвинутыми, а, значит, и более сложными в эксплуатации органами и системами. Но в 2008 году ученые обнаружили, что сердца млекопитающих тоже сохраняют способность к доращиванию отдельных, довольно крупных участков желудочков. Правда, только на эмбриональном уровне. После появления животного на свет сердце сохраняет способность «латать» орган точечно – отдельными клетками, и в отдельных местах.

Энцо Порелло (Enzo R. Porello) и его коллеги из Университета Техаса (University of Texas) считают, что с эволюционной точки зрения в этом нет ничего особенного. Дело в том, что сердце млекопитающих – четырехкамерное, а кровеносная система состоит из двух кругов кровообращения. С анатомической точки зрения взрослое рыбье сердце – это половинка сердца зверей: оно состоит из двух камер и соответствует кровяному насосу эмбрионов млекопитающих. На клеточном уровне кардиомиоциты рыб тоже больше походят на таковые клетки эмбрионов млекопитающих: они мелкие, одноядерные, способные к митотическому делению. Сердечные клетки млекопитающих двуядерные, не способные к митотическому делению.

Энцо Порелло и его коллеги объясняют, что сердце млекопитающих сохраняет большой регенеративный потенциал вплоть до того момента, когда оно становится сложнее, чем у менее высокоорганизованных животных. Так как в эмбриональный период млекопитающее проходит все стадии развития животного мира, то, вероятно, в первые дни после рождения сердце млекопитающих сохраняет некоторые регенеративные способности своих эволюционных предков. Например, самоисцеляющий потенциал рыбьего сердца. Чтобы поверить эту гипотезу, исследователи провели кардиохирургическую операцию новорожденным мышатам: они удалили около 15% верхушки желудочков. Гистологический анализ показал, что в первый день после операции на месте отреза сформировался большой сгусток крови и очаг воспаления. В течение последующих двадцати дней сгусток крови растворился, а удаленная часть сердца выросла заново.

Аналогичные эксперименты, проведенные с более взрослыми мышами (возраст 2-7 дней), не были столь же успешными. А сердце семидневных животных вовсе утратило способность отращивать отрезанные части.

По результатам молекулярно-клеточного и генетического анализа ученые пришли к выводу, что сердце умеет «латать» себя новыми клетками. Но не стопроцентно новыми, а теми, которые прошли как минимум один цикл удвоения ДНК (деления). «Эти результаты доказывают, что, по меньшей мере на тканевом и клеточном уровне, сердце новорожденного грызуна соответствует кровяному насосу взрослой аквауримной рыбки данио рерио, -- делают первые выводы авторы статьи Transient regenerative potential of the neonetal mouse heart, опубликованной в Science. – Похоже, клетки новорожденного млекопитающего сохраняют способности к делению. Причем большинство регенерирующих кардиомиоцитов происходит от специализированных стволовых клеток».

Спустя два месяца после окончания кардиохирургического эксперимента ученые проверили сократительные ритмы сердца. Оказалось, что новые кардиомиоциты сокращаются в унисон со своими «соседками»: они не сбивают сердце с правильного ритма и не создают «помех».

«Мышиное сердце в течение недели утрачивает колоссальные регенеративные способности. В этот же период почти все кардиомиоциты приобретают основные черты отличия от рыбьих клеток – они становятся двуядерными. Мы пока не можем говорить о механизмах, угнетающих регенерацию сердца. Но ясно одно – сердце новорожденных млекопитающих некоторое время сохраняет свои эмбриональные свойства, то есть характеристики эволюционных предков», -- заключают авторы статьи, отмечая, что дальнейшие исследования с большой долей вероятности будут использованы в регенеративной медицине.