Согласно международному исследованию, проведенному учеными Университета здравоохранения штата Юта, белок, который помогает регулировать передачу сигналов кальция в сердечных клетках, может сыграть ключевую роль в предотвращении хронической сердечной недостаточности. Исследователи говорят, что нарушение сигнального пути для этого белка, VDAC2, вызывает серьезное нарушение сокращения сердечных клеток, из-за чего сердцу становится труднее доставлять кровь к телу. Открытие предполагает, что лекарства и другие терапевтические методы лечения, нацеленные на VDAC2, могут в конечном итоге помочь облегчить сердечную недостаточность.
"Основываясь на наших исследованиях, проведенных на людях и в лабораторных условиях, кажется, что если VDAC2 не работает должным образом, то все в сердце может спуститься вниз," – говорит Ставрос Дракос, профессор медицины, директор отдела сердечно-сосудистых исследований отделения кардиологии U of U Health и старший автор исследования. "Если мы сможем найти способы помочь этому белку снова выполнять свою работу, то, возможно, мы сможем справиться с сердечной недостаточностью гораздо раньше, в процессе болезни."
Исследование опубликовано в Nature Communications.
Ученым давно известно, что кальций – минерал, укрепляющий зубы и кости, – играет жизненно важную роль в сердце. Между ударами сердца уровень кальция в клетках сердечной мышцы (так называемых миоцитах) снижается, позволяя клетке расслабиться. Во время сокращения большое количество кальция выбрасывается из небольшой клеточной структуры, называемой саркоплазматической сетью, заставляя клетку сокращаться. Именно эти постоянные приливы и отливы кальция во внутреннюю жидкость клеток сердечной мышцы имеют решающее значение для поддержания сердечной деятельности.
Исследователи также знают, что органеллы, называемые митохондриями, зависят от кальция, который помогает производить биохимическую энергию, которая поддерживает жизнь клеток. Митохондрии взаимодействуют с саркоплазматическим ретикулумом, но его особая роль в передаче сигналов кальция и, следовательно, в здоровье сердечно-сосудистой системы не совсем понятна.
В своем исследовании Дракос и его коллеги стремились лучше понять роль митохондрий в кальциевом цикле в клетках сердца. В более ранних исследованиях сердечной ткани человека у пациентов с сердечной недостаточностью они обнаружили положительную корреляцию между улучшенной функцией сердца и активностью VDAC2, белка на внешней мембране митохондрий, который позволяет кальцию течь в митохондрии. В результате они заподозрили, что VDAC2 может играть важную роль в этом заболевании.
У лабораторных мышей они отключили или отключили VDAC2. Без него поток кальция в митохондриях был серьезно нарушен, и клетки сердца не могли нормально биться. У мышей также развилось увеличение левого желудочка сердца или насосной камеры. Это состояние, называемое дилатационной кардиомиопатией, затрудняло перекачивание крови сердцем и в конечном итоге привело к сердечной недостаточности и смерти.
В частности, исследователи обнаружили, что VDAC2 взаимодействует с парой белков в саркоплазматическом ретикулуме. Нарушение этой связи между белками приводит к нарушению передачи сигналов кальция в клетках и сердечной недостаточности. Однако восстановление VDAC2 у мышей с нокаутом обратило вспять многие эффекты сердечной недостаточности, включая уменьшение отека левого желудочка, и предотвратило смерть.
В других экспериментах с мышами, генетически предрасположенными к сердечной недостаточности, исследователи обнаружили, что экспериментальный препарат под названием эфсевин, который связывается с VDAC2 и увеличивает поглощение кальция митохондриями, улучшает здоровье сердечно-сосудистой системы. Ученые говорят, что это говорит о том, что эфсевин и другие препараты, нацеленные на VDAC2, являются хорошими кандидатами для дальнейшего тестирования в качестве лечения сердечной недостаточности.
"Наше исследование показывает важность VDAC2 для нормальной сердечной функции," говорит Тирупура Сундари Шанкар, ведущий автор исследования и аспирант.D. студент в лаборатории Дракоса. "Благодаря этой уникальной роли VDAC2 становится потенциальной терапевтической мишенью для пациентов с сердечной недостаточностью."