Сердечные клапаны со временем кальцинируются, и ученые Университета Райса начинают понимать, почему.
Лаборатория риса биоинженера Джейн Гранде-Аллен в ходе исследований сердечных клапанов свиней обнаружила, что возраст играет решающую роль в прогрессирующем затвердевании клапанов, и проблема может быть связана с проникновением белка, известного как фактор фон Виллебранда (VWF). Ткани клапанов свиньи обычно используются для замены сердечного клапана человека.
VWF помогает регулировать свертывание крови как у свиней, так и у людей, но, как обнаружила команда Райса, со временем он проникает в богатую коллагеном внутреннюю часть тканей клапана. Поскольку свертывание крови не является проблемой для коллагена, нет очевидной необходимости в присутствии VWF. Исследователи искали связь с кальциевыми узелками, которые образуются в тканях и делают створки клапанов менее гибкими, что снижает приток крови к сердцу.
Новая работа, подробно описанная в журнале Американской кардиологической ассоциации Arteriosclerosis, Thrombosis and Vascular Biology, "открывает огромную линию расследования," Гранд-Аллен сказал.
Ведущий автор статьи, Лизл Балаоинг, аспирант Гранд-Аллена и ученого-исследователя Райса Джоэла Моака, изучал клапаны у свиней трех возрастов: 6 недель, 6 месяцев и 2 года (как замену молодым, средним и взрослым свиньям). старые человеческие сердца). Путем окрашивания Balaoing проследил миграцию ряда белков, связанных со свертыванием, общих для свиней и людей, из поверхностных эндотелиальных клеток во внутренние интерстициальные клетки.
Тесты показали, что по мере старения клапана VWF и другие белки собираются внутри ткани клапана. Затем они проверили, как интерстициальные клетки клапана, производящие кальциевые узелки в пораженных клапанах, реагируют на VWF. Когда интерстициальные клетки преднамеренно подвергались воздействию VWF, "в каждом возрасте наблюдалось резкое увеличение размеров узелков," Балаоинг сказал.
"Эндотелиальные клетки на внешней стороне клапана производят большую часть этих (связанных со свертыванием) белков," Гранд-Аллен сказал. "Мы обнаружили, что они не просто уходят в кровь и не остаются на поверхности клапана. Некоторые из них проникают в ткани."
Что еще неизвестно, почему. Сердечные клапаны находятся в движении от рождения до смерти и, возможно, являются самой активной соединительной тканью в организме. Исследователи подозревают, что разрушение коллагена с течением времени, а также постоянное растяжение клапана открывают промежутки, через которые могут перемещаться белки.
"С возрастом коллаген становится менее организованным," Балаоинг сказал. "Поскольку четкое расположение внеклеточного матрикса исчезает, я думаю, что белки, такие как VWF, проникают внутрь клапана больше, чем то, что вы видели бы у молодых, здоровых взрослых."
"Мы четко знаем, что наши тела и вся наша физиология меняются с возрастом," Гранд-Аллен сказал. "Биологические характеристики, такие как свертываемость крови, также меняются с возрастом. Примечательным открытием здесь является то, что аспекты изменений свертываемости крови очень сильно связаны со склонностью к образованию кальцинированных сердечных клапанов."
Гранд-Аллен сказала, что видела признаки вторжения VWF во внутреннюю часть клапанов в более ранних работах, но Балаоин потребовались систематические усилия, чтобы докопаться до истины. Теперь они надеются найти механизм связывания, который удерживает белки на месте, поскольку это открытие может привести к лечению. "Мы хотим знать, влияют ли VWF и другие белки, связанные со свертыванием, с интерстициальными клетками клапана и внеклеточным матриксом, что может способствовать кальцификации и другим заболеваниям клапана," Гранд-Аллен сказал.