Сердечно-сосудистые заболевания являются самой распространенной причиной смерти во всем мире. ни по какой другой причине ежегодно не умирает столько людей, сколько от ССЗ

Cardiovascular diseases (CVDs) are the leading cause of death worldwide: No other cause causes of death annually as many people die as from CVDs. Journal Interesting Engineering. Stock photo of the human heart. volkan arslan/iStock 

В результате инфаркта происходит отмирание сердечной мышцы, которая со временем превращается в рубец. Такая рубцовая ткань может вызвать осложнения в процессе перекачки и транспортировки крови, поскольку она не обладает эластичностью и гибкостью здоровой сердечной мышцы и не может вернуться в исходное состояние.

 До настоящего момента.

 Впервые международная группа исследователей из Сиднейского университета разработала специальную технологию - инъекцию белка - для восстановления эластичности поврежденной сердечной ткани после инфаркта миокарда.

 Белковый строительный блок, о котором идет речь, называется - тропоэластин. Этот фибриллярный полипептид способен буквально "повернуть время вспять" в процессе повреждения мышц. Он возвращает рубцам эластичность и помогает улучшить способность сердца сокращаться, сообщается в официальном пресс-релизе.  Ученые впервые исследовали потенциал тропоэластина в лечении сердечно-сосудистых заболеваний.

 Изучение потенциала уникального белка

"Наш новый эксперимент демонстрирует высокий потенциал тропоэластина в восстановлении сердечной ткани и предполагает, что дальнейшая работа покажет захватывающие возможности его роли в будущих способах лечения и терапии", - говорится в заявлении руководителя проекта профессора Роберта Хьюма, проводившего эксперимент в Институте медицинских исследований Westmead.

В доклинических испытаниях ученые вводили очищенный тропоэластин в стенку сердца крыс через несколько дней после того, как был спровоцирован сердечный приступ.  Благодаря новой хирургической методике с использованием ультразвука игла вводилась в стенку сердца, что, как известно, является менее инвазивным методом, чем предшествующие процедуры.  Через 28 дней сердечная мышца, которая изначально была повреждена и покрыта рубцами, восстановила свою эластичность и стала работать так же, как и до инфаркта.

"Тропоэластин способен восстанавливать работу сердечной мышцы, поскольку является точной копией естественного белка организма эластина", - рассказывает соавтор проекта профессор Энтони Вайс из Центра Чарльза Перкинса и факультета естественных наук.

Heart tropoelastin beat

Эксперты обнаружили, что тропоэластин уменьшает размер рубца и возвращает мышцу к ее первоначальной форме

В ходе дальнейших испытаний выяснилось, что тропоэластин уменьшает размер рубца и стабилизирует его за счет увеличения содержания эластина и, следовательно, уменьшения ригидности рубцовой ткани.

 Кроме того, учеными были проведены дальнейшие эксперименты на человеческих сердечных фибробластах в чашке Петри. Оказалось, что после обработки тропоэластином клетки стали вырабатывать естественный эластин, который и наделяет ткани человека эластичностью и способностью к растяжению.

 "То, что нам удалось обнаружить, весьма вдохновляет. Мы рассчитываем продолжить усовершенствование новую методику, чтобы в конечном итоге ее можно было использовать в медицинских учреждениях и применять для лечения и улучшения жизни миллионов пациентов с сердечной недостаточностью во всем мире", - заявил старший автор исследования профессор Джеймс Чонг.

 Результаты данного исследования опубликованы в медицинском журнале Circulation Research.

Белковые инъекции тропоэластина помогут полностью восстановить эластичной сердечной мышцы после перенесенного инфаркта миокарда. Journal Interesting Engineering. The pape’s visual abstract. Hume et al. 2022

Аннотация к исследованию:

Общие сведения: Инфаркт миокарда (ИМ) является основной причиной смерти во всем мире. После перенесенного МИ некротические кардиомиоциты замещаются жестким рубцом, богатым коллагеном. По сравнению с этим коллагеном, белок внеклеточного матрикса - эластин - обладает высокой упругостью и способен оказывать более благоприятное воздействие на сердечный рубец. Ученые попытались улучшить заживление рубца после перенесенного инфаркта путем введения тропоэластина - растворимой субъединицы эластина - для изменения механики рубца в ранние сроки после инфаркта.

Методы и результаты: Авторы эксперимента разработали метод прямой интрамиокардиальной инъекции. С помощью ультразвука врачи вводили тропоэластин непосредственно в переднюю стенку левого желудочка крыс, подвергшихся стимулированному инфаркту миокарда. Экспериментальные группы включали старых и инфарктных крыс, которым вводили либо плацебо, либо тропоэластин. Эхокардиографические исследования показали, что тропоэластин значительно улучшил фракцию выброса левого желудочка (64,7±4,4% против 46,0±3,1% в контрольной группе) и уменьшил диссинхронию левого желудочка (11,4±3,5 мс против 31,1±5,8 мс в контрольной группе) через 28 дней после перенесенного ИМ. Кроме того, тропоэластин уменьшил размер рубца после ИМ (8,9±1,5% против 20,9±2,7% в контрольной группе) и увеличил эластин рубца (22±5,8% против 6,2±1,5% в контрольной группе), что было подтверждено гистологическими исследованиями. Анализ РНК-секвенирования (RNAseq) инфарктов крыс показал, что введение тропоэластина увеличивало гены, связанные с формированием эластических волокон через 7 дней после инфаркта, и уменьшало уровень генов, связанных с иммунным ответом через 11 дней после ИМ. Чтобы показать практическую значимость метода, авторы работы провели иммуногистохимический анализ образцов сердца человека с ишемической болезнью сердца и продемонстрировали увеличение тропоэластина в фиброзных тканях. С помощью RNA-seq было установлено, что ген ELN тропоэластина повышается при ишемической болезни сердца и во время дифференцировки сердечных миофибробластов. Кроме того, с помощью иммуноцитохимии было доказано, что сердечные фибробласты человека синтезируют повышенное количество эластина в ответ на обработку тропоэластином.

Поперечное сечение образца сердечной мышцы. После перенесенного инфаркта миокарда остается рубец из коллагена (розовый). После введения тропоэластина увеличивается количество эластина (фиолетовый), что делает рубец менее ригидным и более упругим. Journal Interesting Engineering.

 Выводы: Авторам исследования впервые удалось продемонстрировать, что очищенный человеческий тропоэластин может эффективно восстанавливать инфарктное сердце в модели ИМ у грызунов и инициировать синтез естественного эластина. Поскольку сердечные фибробласты человека несут основную ответственность за формирование рубцовой ткани после ИМП, полученные результаты указывают на перспективность клинических исследований, направленных на терапевтическое управление этим процессом.