В эксперименте с новорожденными мышами ученые доказали, что млекопитающие могут доращивать поврежденное сердце не хуже рыб или саламандр. Правда, эти эволюционные отголоски пропадают почти сразу после рождения.
Способность к регенерации обычно приписывают хвостатым земноводным (Urodela
Amphibia) и костистым рыбам (Teleostei). Они сохраняют способность
восстанавливать не только хвосты, но и поврежденное сердце на протяжении всей
жизни. Аквариумная рыбка данио рерио (в англоязычной литературе – zebrafish),
которая часто используется как модельный организм для генетических исследований
позвоночных животных, также прекрасно доращивает до 20% сердца. Причем на нем
не останется никаких шрамов.
Эмбриональное сердце
<a href=http://infox.ru/03/body/2011/01/18/Obmanutiiy_immunitet_lechit_heart.phtml target=_blank> <img title="" alt="" hspace="0" src="/photos/42/94842/300x168_yNLYRVK8HuBNHcHceiO1i2ew2xsCxRJR.jpg" border="0" width=175></a>
Наиболее высокоорганизованный класс животных (млекопитающие -- Mammalia)
обладают более продвинутыми, а, значит, и более сложными в эксплуатации
органами и системами. Но в 2008 году ученые обнаружили, что сердца
млекопитающих тоже сохраняют способность к доращиванию отдельных, довольно
крупных участков желудочков. Правда, только на эмбриональном уровне. После
появления животного на свет сердце сохраняет способность «латать» орган точечно
– отдельными клетками, и в отдельных местах.
Энцо Порелло (Enzo R. Porello) и его коллеги из Университета Техаса
(University of Texas) считают, что с эволюционной точки зрения в этом нет
ничего особенного. Дело в том, что сердце млекопитающих – четырехкамерное, а
кровеносная система состоит из двух кругов кровообращения. С анатомической
точки зрения взрослое рыбье сердце – это половинка сердца зверей: оно состоит
из двух камер и соответствует кровяному насосу эмбрионов млекопитающих. На
клеточном уровне кардиомиоциты рыб тоже больше походят на таковые клетки
эмбрионов млекопитающих: они мелкие, одноядерные, способные к митотическому
делению. Сердечные клетки млекопитающих двуядерные, не способные к
митотическому делению.
<a href=http://infox.ru/science/human/2010/12/24/Myehanizm_fizkulturn.phtml target=_blank> <img title="" alt="" hspace="0" src="/photos/16/94016/300x168_hqNDsVYkE1rV1I2ryCqt0fsfSdbJwAX8.jpg" border="0" width=175></a>
Энцо Порелло и его коллеги объясняют, что сердце млекопитающих сохраняет
большой регенеративный потенциал вплоть до того момента, когда оно становится
сложнее, чем у менее высокоорганизованных животных. Так как в эмбриональный
период млекопитающее проходит все стадии развития животного мира, то, вероятно,
в первые дни после рождения сердце млекопитающих сохраняет некоторые
регенеративные способности своих эволюционных предков. Например, самоисцеляющий
потенциал рыбьего сердца. Чтобы поверить эту гипотезу, исследователи провели
кардиохирургическую операцию новорожденным мышатам: они удалили около 15%
верхушки желудочков. Гистологический анализ показал, что в первый день после
операции на месте отреза сформировался большой сгусток крови и очаг воспаления.
В течение последующих двадцати дней сгусток крови растворился, а удаленная
часть сердца выросла заново.
Аналогичные эксперименты, проведенные с более взрослыми мышами (возраст 2-7
дней), не были столь же успешными. А сердце семидневных животных вовсе утратило
способность отращивать отрезанные части.
<a href=http://www.infox.ru/science/lab/2011/02/09/model_serdze.phtml target=_blank> <img title="" alt="" hspace="0" src="/photos/94/96094/300x168_UXpVymp1OYFVBlqkPUXQJRkC2fafsaSn.jpg" border="0" width=175></a>
По результатам молекулярно-клеточного и генетического анализа ученые
пришли к выводу, что сердце умеет «латать» себя новыми клетками. Но не
стопроцентно новыми, а теми, которые прошли как минимум один цикл удвоения ДНК
(деления). «Эти результаты доказывают, что, по меньшей мере на тканевом и
клеточном уровне, сердце новорожденного грызуна соответствует кровяному насосу
взрослой аквауримной рыбки данио рерио, -- делают первые выводы авторы статьи
Transient regenerative potential of the neonetal mouse heart, опубликованной в
Science. – Похоже,
клетки новорожденного млекопитающего сохраняют способности к делению. Причем
большинство регенерирующих кардиомиоцитов происходит от специализированных
стволовых клеток».
Спустя два месяца после окончания кардиохирургического эксперимента ученые
проверили сократительные ритмы сердца. Оказалось, что новые кардиомиоциты
сокращаются в унисон со своими «соседками»: они не сбивают сердце с правильного
ритма и не создают «помех».
«Мышиное сердце в течение недели утрачивает колоссальные регенеративные
способности. В этот же период почти все кардиомиоциты приобретают основные
черты отличия от рыбьих клеток – они становятся двуядерными. Мы пока не можем
говорить о механизмах, угнетающих регенерацию сердца. Но ясно одно – сердце
новорожденных млекопитающих некоторое время сохраняет свои эмбриональные
свойства, то есть характеристики эволюционных предков», -- заключают авторы
статьи, отмечая, что дальнейшие исследования с большой долей вероятности будут
использованы в регенеративной медицине.