Возможно ли восстановление поврежденных клеток сердца, и если да, то за счет
каких механизмов? Недавнее исследование проливает свет на эту проблему.
Известно, что клетки таких тканей, как костный мозг,
печень, эпителий кишечника
способны регенерировать (восстанавливаться), в то же время общепринятые представления
свидетельствуют об отсутствии такой способности у сердца. Причиной этого считали
невозможность деления клеток миокарда, поэтому в основе увеличения размеров
сердца и изменения его формы под влиянием болезни или чрезмерной нагрузки лежит
изменение размеров отдельных клеток сердца (гипертрофия), но не их числа
(гиперплазия).
Гипертрофия, хотя и является приспособительной реакцией, имеет, тем не менее,
свои недостатки. Так как увеличение размеров кардиомиоцитов
(кардиомиоцит - клетка сердечной мышцы) не может происходить безгранично,
продолжающаяся по достижении определенных пределов перегрузка сердца способна,
в конце концов, привести к сердечной недостаточности. Более того, гипертрофия
миокарда не является физиологическим состоянием, что выражается в повышенной
склонности к опасным для жизни нарушениям сердечного ритма. Такие несовершенства
гипертрофической адаптации делают оправданным поиск путей индукции клеточного
цикла и деления клеток сердца.
Некоторое время назад исследования в этой области привели к интересным
результатам. Группе ученых удалось обнаружить способность клеток
сердца к делению при определенных условиях. Это важное открытие было сделано
благодаря использованию конфокальной микроскопии, позволяющей получать
изображение одного слоя клеток или даже отдельной клетки.
Так, в 2001 году, используя флуоресцентное мечение и конфокальную микроскопию, ученые
под руководством P. Anversa идентифицировали процессы, характерные для
клеточного деления в клетках миокарда, прилегающих к зоне инфаркта, причем
общее количество делящихся клеток было достаточно большим
(
N Engl J Med 2001; 344: 1750-1757). Эта находка перевернула устоявшиеся
представления, свидетельствуя о возможности деления клеток миокарда
после его повреждения. Каково же происхождение делящихся клеток? Были ли это
клетки самого миокарда, либо эти клетки мигрировали извне, а уже затем
претерпевали дифференцировку в миоциты?
В дальнейшей работе P. Anversa с коллегами воспользовались возможностью
изучать сердца пациентов, которым они в свое время были пересажены.
Исследования проводили после смерти больных от причин, не связанных с
отторжением трансплантата. В результате они обнаружили, что в сердце,
пересаженном от женщины к мужчине, примерно 10% всех кардиомиоцитов содержали в
своем составе Y-хромосому - отличительный признак мужских клеток. Данный
факт является убедительнейшим доказательством миграции клеток от реципиента
(реципиент - (от латинского recipiens - получающий, принимающий), человек или
животное, которому пересаживают какой-либо орган, ткань или клетки другого
организма) к пересаженному сердцу. Более того, часть этих клеток
находилась в процессе деления, а часть имела маркеры стволовых клеток. Таким
образом, клетки от реципиента, поступая в трансплантат, способны вносить свой
вклад в процессы изменения формы и размеров пересаженного сердца.
Вопрос, который на этот раз остался неразрешенным - поступают ли мигрирующие
клетки из остатков сердца реципиента, либо же они попадают в сердце из костного
мозга через кровоток (см. рисунок). Еще один открытый вопрос - каковы масштабы
участия делящихся миоцитов в процессах восстановления при повреждении сердца,
принадлежит ли им основная роль, либо их вклад очень незначителен.
Поскольку известно, что клетки костного мозга характеризуются способностью
превращаться в клетки множества других органов,
вполне можно предположить, что они способны участвовать и в данном процессе. По
всей видимости, факторы роста в окружающей среде влияют на выбор универсальной
стволовой клеткой пути дифференцировки. Влиянием таких локальных факторов можно
объяснить, например, способность костномозговых стволовых клеток становиться нейронами.
Известно также, что при определенных условиях стволовые клетки
поперечно-полосатой мускулатуры и мозга могут дифференцироваться в стволовые
клетки кроветворения. Таким образом, поступление стволовых клеток в ткани и
выход из них могут иметь значительное физиологическое значение, однако
имеющиеся об этом данные пока более чем скудны.
Находка группы ученых под руководством P. Anversa вселяет надежду, наперекор
сложившимся представлениям, на возможность восстановления сердца после
повреждения. Дополнительный стимул получают исследования по поиску путей
усиления регенерационных способностей сердца. В целом же можно сказать, что
вопросов, на которые предстоит искать ответ, стало даже больше.
N Engl J Med 2002; 346: 2-4
N Engl J Med 2002; 346: 5-15
N Engl J Med 2002; 346: 55-56
Пути, по которым в сердце женщины-донора могут поступать клетки
от мужчины-реципиента.
Мужские клетки идентифицируются по наличию в них
Y-хромосомы. Клетки с Y-хромосомой в пересаженное сердце могут поступать через
системный кровоток из костного мозга или из остатков сердца реципиента. Обе
этих возможности не являются взаимоисключающими.