В лаборатории экспериментальной медициныМФТИ нашли способ «починить» пораженную ткань сердца после инфаркта
Учёные разработали состав, восстанавливающий электрическую проводимость поражённой сердечной ткани.
Это поможет предотвратить появление аритмии, снизить смертность пациентов и ускорить их реабилитацию. Разработка доказала эффективность в экспериментах на культурах клеток крыс и человека, а также на животных моделях. Исследование опубликовано в журнале PLOS One.
Инфаркт миокарда — это острое состояние, при котором участок сердечной мышцы гибнет из-за прекращения кровоснабжения. На месте погибших кардиомиоцитов образуется плотная рубцовая ткань. Она состоит из клеток-фибробластов, которые не могут сокращаться и проводить электрические сигналы. Это нарушает слаженную работу сердца и ведет к появлению смертельно опасной аритмии.
«Мы сознательно отказались от идеи полного репрограммирования всех клеток рубца. Если доля проводящих клеток в непроводящей среде достигает примерно 20–30%, волны возбуждения начинают распространяться через всю ткань. Поэтому нам достаточно репрограммировать лишь этот процент клеток, чтобы получить новые проводящие пути», — отметила Елена Турчанинова, автор статьи, младший научный сотрудник лаборатории экспериментальной медицины МФТИ.
Эффективность состава протестировали на трёх типах клеток, включая человеческие фибробласты предсердий, полученные во время операций на сердце.Оказалось, что от 56% до 83% репрограммированных клеток производят альфа-актинин — структурный белок, специфичный для сердечной мышцы. Внутри самих клеток учёные зафиксировали мощные натриевые токи силой до четырёх тысяч пикоампер. Это говорит об их способности генерировать потенциалы действия — такие же, как у здоровых кардиомиоцитов.
В пилотных экспериментах на крысах с моделью инфаркта введение состава не вызвало токсических эффектов, а площадь зоны сердечной ткани, способной проводить электрический сигнал, увеличилась с 71% до 84%. Дополнительный анализ флуоресценции НАДН показал, что метаболизм в зоне рубца начал напоминать метаболизм здорового миокарда.
Характеристика хронического инфаркта миокарда в сердцах крыс на картах активации. Зона инфаркта обозначена синим кругом, а зона стимуляции – красным кругом. Цветовая шкала времени показывает пространственное разрешение распространения волны. (A) Распространение потенциала действия (окрашивание Di-8-ANEPPS). (B) Распространение кальциевой волны (окрашивание Fluo-4 AM) в том же инфарктном сердце. (C) Распространение потенциала действия в инфарктном сердце без лечения. (D) Распространение кальциевой волны в инфарктном сердце после терапии.
«Важное преимущество нашего состава — это минимальное количество активных компонентов. Так его намного легче изучить на предмет безопасности, у него предсказуемая фармакокинетика, его гораздо проще производить для будущего клинического применения. Более того, малое число компонентов открывает возможность для загрузки такого коктейля в „умные“ биоразлагаемые каркасы, которые можно будет имплантировать непосредственно в повреждённую область сердца для постепенного высвобождения веществ, избегая воздействия на весь организм», — подчеркнула Валерия Цвелая, заведующая лабораторией экспериментальной медицины МФТИ.
Такой подход в перспективе можно будет комбинировать с клеточной терапией, где репрограммированные фибробласты создадут «электрическую среду» для лучшей интеграции пересаженных здоровых клеток.
Следующий этап работы — переход от системного внутривенного введения, которое использовалось для тестирования безопасности, к локальной доставке с помощью имплантируемых каркасов. Ученым предстоит оценить, насколько устойчив полученный эффект, сохраняется ли проводящая сеть с течением времени, и как терапия влияет на функции сердца в целом.
Источник: портал «Десятилетие науки и технологий»