Генные мутации ответственны за болезни, вызывающие сердечный приступ у детей: исследование
- By Reuters
- Washington
- May 19, 2023
В исследовании изучается, как генные мутации могут вызывать редкое заболевание, приводящее к остановке сердца, что приводит к выбору вариантов лечения, направленных на устранение последствий.
Исследователи из Медицинской школы Университета Мэриленда (UMSOM) обнаружили новые генные мутации, ответственные за редкое заболевание, вызывающее сердечную недостаточность у молодых людей. Впоследствии они смогли выяснить, как работает мутация, и применить лекарства для противодействия ее эффектам в клетках сердечной мышцы, полученных из стволовых клеток пациента.
Результаты, опубликованные в конце апреля в журнале Circulation, предполагают, что можно разработать методы лечения этого состояния, а не требовать пересадки сердца, которая является стандартным лечением этого состояния у детей.
“Несмотря на то, что о сердечной недостаточности у взрослых уже многое известно, еще многое предстоит узнать о генетических причинах сердечной недостаточности у младенцев”, — сказал Чарльз “Чаз” Хонг, доктор медицинских наук, Мелвин Шароки, доктор медицинских наук, профессор медицины и физиологии. Директор кардиологических исследований и соруководитель сердечно-сосудистой медицины в UMSOM. “Мутации в гене, который мы идентифицировали, были связаны с микроцефалией у младенцев, но еще не с человеческими сердечными заболеваниями”.
Детская дилатационная кардиомиопатия является распространенной причиной сердечной недостаточности, на которую приходится около половины случаев сердечной недостаточности у детей, причина которой чаще всего неизвестна. Хотя относительно редко, примерно у одного из 200 000 рождений, у младенцев с этим заболеванием сердце не может сокращаться так же эффективно, поэтому они не могут перекачивать столько крови, сколько должны.
Было обнаружено, что эта генетическая мутация, обнаруженная доктором Хонгом и его коллегами, в норме приводит к образованию белка, находящегося в клеточной структуре, центросомы, которая функционирует как привязь для клеточного скелета и наиболее известна своей ролью во время клеточного деления.
Исследователи предположили, что без этого белка мышечные клетки в сердце не могут четко организоваться и не сокращаются, что, в свою очередь, влияет на работу сердца.
“Первоначально мы отклонили наши выводы как артефакты того, что механизм клеточного деления может быть задействован в такого рода дисфункции сердечной мышцы”, — сказал доктор Хонг. “Мы думали, что как только клетки сердца созреют, этот механизм клеточного деления полностью исчезнет, но оказалось, что он перемещается в новое место в клетке и берет на себя новую роль в функции сердечной мышцы”.
Чтобы идентифицировать эту генную мутацию, ответственную за сердечную недостаточность у младенцев, исследователи взяли образец сердечных клеток из больного сердца пациента после того, как оно было удалено во время трансплантации. Затем они преобразовали эту сердечную ткань в стволовые клетки, чтобы вырастить больше клеток и изучить их в лаборатории. Они определили, что у пациента было две разные мутации гена, по одной от каждого родителя, который обычно кодирует белок ротатин.
Когда затем исследователи провели эксперимент по удалению того же белка из сердец рыбок данио, эти сердца развились с признаками сердечной недостаточности. Исследователи также изучили сердца плодовых мушек, в которых отсутствует ротатин, и увидели, что мышечные клетки в этих сердцах были дезорганизованы и не сокращались так, как должны, подобно тому, что происходит в сердцах младенцев с этим заболеванием.
"Это первое известное заболевание человека, вызванное нарушением структуры центросомы, которое обычно происходит вскоре после рождения", - сказал Мэтью Миямото, первый соавтор, который работал над этим проектом в качестве начинающего студента-медика второго курса в лаборатории доктора Хонга.
Затем исследователи использовали препарат С19, который, как было известно, организует центросомы в развивающихся клетках сердечной мышцы, полученных от пациента с детской дилатационной кардиомиопатией. Препарат восстановил организацию развивающихся клеток сердечной мышцы, выращенных в чашке из стволовых клеток пациента, и их способность сокращаться.
"Поскольку центросомы играют такую фундаментальную роль в развитии сердечной мышцы, в частности в репликации клеток, структуре и функционировании, лучшее понимание этого тканеспецифичного запрограммированного процесса будет очень важно для будущих усилий по регенеративной терапии сердца", - сказал Марк Т. Глэдвин, доктор медицинских наук, который также является вице-президентом по Медицинские вопросы, Мэрилендский университет в Балтиморе (UMB), а также Джон З. и Акико К. Бауэрс отличился.
Профессор доктор Хонг добавил: "Только благодаря сотрудничеству между кардиологами, студентами-практикантами-медиками и лабораторными исследователями стало возможным это биомедицинское открытие, которое, как мы надеемся, однажды будет использовано для лечения детей с этим заболеванием".
Патрис Десвинь-Никенс, доктор медицинских наук, медицинский сотрудник отделения сердечной недостаточности и аритмий Отделения сердечно-сосудистых наук Национального института сердца, легких и крови (NHLBI), входящего в состав Национального института здравоохранения, согласилась. "Это исследование вносит важный вклад в понимание биологических основ детской дилатационной кардиомиопатии и ее связи с сердечной недостаточностью", - сказала она. “Мы с нетерпением ожидаем будущих исследований, которые уточнят и подтвердят эти результаты в попытке улучшить исходы сердечной недостаточности”.