Исследователи из Испанского национального центра сердечно-сосудистых исследований обнаружили, что концы хромосом клеток сердечной мышцы быстро разрушаются после рождения, ограничивая способность клеток размножаться и заменять поврежденную ткань сердца. Изучение, "Постнатальная дисфункция теломер вызывает остановку клеточного цикла кардиомиоцитов за счет активации p21," который будет опубликован 30 мая 2016 года в журнале Journal of Cell Biology, предлагает возможные новые вмешательства для повышения способности сердца к самовосстановлению после сердечного приступа.
Новорожденные дети могут восстанавливать поврежденный миокард, но у взрослых сердечные приступы вызывают необратимые повреждения, часто приводящие к сердечной недостаточности и смерти. Новорожденные мыши также могут регенерировать поврежденную ткань сердца. Их клетки сердечной мышцы, или кардиомиоциты, могут пролиферировать и восстанавливать сердце в первую неделю после рождения, но эта регенеративная способность теряется по мере того, как мыши становятся старше, и большинство их кардиомиоцитов выходят из клеточного цикла.
Игнасио Флорес и его коллеги из Испанского национального центра сердечно-сосудистых исследований (CNIC) в Мадриде задались вопросом, может ли причина остановки клеточного цикла быть связана с теломерами, повторяющимися последовательностями ДНК, которые защищают концы хромосом. Если теломеры становятся слишком короткими – например, из-за потери фермента теломеразы, расширяющего теломеры, – клетки могут ошибочно принимать концы хромосом за сегменты поврежденной ДНК, что приводит к активации контрольной точки, которая останавливает клеточный цикл.
Поэтому Флорес и его коллеги исследовали длину теломер в кардиомиоцитах новорожденных мышей и обнаружили, что теломеры быстро разрушаются в первую неделю после рождения. Эта эрозия совпала со снижением экспрессии теломеразы и сопровождалась активацией ответа на повреждение ДНК и ингибитора клеточного цикла, называемого p21.
У мышей с дефицитом теломеразы теломеры короче, чем у животных дикого типа, и, как обнаружили исследователи, их кардиомиоциты перестают размножаться уже через день после рождения. Когда Флорес и его коллеги повредили сердца однодневных мышей, кардиомиоциты с дефицитом теломеразы не смогли пролиферировать или регенерировать поврежденный миокард. Напротив, кардиомиоциты дикого типа могли размножаться и заменять поврежденную ткань.
Они также обнаружили, что отключение ингибитора клеточного цикла p21 увеличивает регенеративную способность кардиомиоцитов, позволяя недельным мышам с дефицитом p21 восстанавливать поврежденную сердечную ткань намного эффективнее, чем недельные животные дикого типа.
Таким образом, поддержание длины теломер кардиомиоцитов может повысить регенеративную способность взрослых клеток, улучшая восстановление сердечной ткани после сердечного приступа. "Сейчас мы разрабатываем мышиные модели сверхэкспрессии теломеразы, чтобы посмотреть, сможем ли мы расширить регенеративное окно," говорит Флорес.