Желудочковое вспомогательное устройство ускоряет регенерацию кардиомиоцитов в шесть раз

Здоровые кардиомиоциты способны регенерировать на протяжении всей жизни человека, хотя и очень медленно. В норме обновляется около 0,5% клеток сердца в год, что приводит к замене около 40% кардиомиоцитов желудочков за всю жизнь. При этом особенности регенерации при сердечной недостаточности пока изучены недостаточно.

Потеря кардиомиоцитов вследствие инфаркта миокарда или прогрессирующей кардиомиопатии может привести к сердечной недостаточности и смерти. В настоящее время существует несколько подходов к терапии заболевания, одним из которых служит желудочковое вспомогательное устройство (LVAD) — насос, который хирургически имплантируется в левый желудочек и помогает прокачивать кровь. Этот метод является стандартной терапией для пациентов с тяжелой сердечной недостаточностью и может быть временной мерой перед трансплантацией сердца или использоваться в качестве пожизненной терапии. Интересно, что у некоторых пациентов с поддержкой LVAD наблюдается значительное улучшение функции и структуры сердца, вплоть до восстановления нормальной работоспособности кардиомиоцитов желудочка.

Команда ученых из Германии и Швейцарии вместе с международными коллегами проанализировала восстановление миокарда после установки LVAD. Исследователи ретроспективно определяли возраст кардиомиоцитов у пациентов с кардиомиопатией, измеряя содержание изотопа углерода ¹⁴C в геномной ДНК, чтобы оценить скорость их регенерации. Выяснилось, что обновление кардиомиоцитов минимально в ослабленных сердцах, но может значительно увеличиваться под воздействием LVAD и даже превосходить скорость регенерации в здоровом сердце.

Для начала ученые методом проточной цитометрии измерили ядерную плоидность кардиомиоцитов у пациентов с ослабленным сердцем, диагностированных с неишемической (NICM) и ишемической кардиомиопатией (ICM). В обоих случаях плоидность ядер была выше в образцах с кардиомиопатией по сравнению со здоровыми тканями — это говорит о том, что кардиомиоциты преждевременно выходили из клеточного цикла, не формируя дочерних клеток.

Затем исследователи оценили уровень ¹⁴C в ядрах кардиомиоцитов, полученных от пациентов с кардиомиопатией. Количества ¹⁴C в образцах NICM и ICM больше отклонялись от атмосферного уровня ¹⁴C, рассчитанного на момент рождения пациента, чем у здоровых людей. Определение «возраста» клеток в данном случае основано на том, что доля радиоактивного углерода в атмосфере и в клетках постепенно снижается после запрета ядерных испытаний в 1963 году, и с каждым годом уровень радиоактивности в новых клетках уменьшается. Возраст геномной ДНК кардиомиоцитов у здоровых людей был в среднем на 6 лет меньше возраста самого пациента. В случае NICM эта разница составляла 12,4 года, а при ICM — 11,1 года. Эти данные указывают на повышенный уровень синтеза ДНК в кардиомиоцитах у пациентов с кардиомиопатией по сравнению со здоровыми людьми.

Опираясь на концентрацию ¹⁴C, исследователи создали модель для прогнозирования скорости регенерации кардиомиоцитов. Было показано, что по мере развития болезни скорость регенерации кардиомиоцитов значительно снижалась.

Наконец, ученые провели аналогичный анализ на пациентах с тяжелой сердечной недостаточностью, получавших терапию LVAD в течение 3–43 месяцев. Пациенты, у которых фракция выброса левого желудочка увеличивалась не менее чем на 5%, классифицировались как «отвечающие на лечение». Влияние LVAD на обновление кардиомиоцитов оценивали, исходя из содержания ¹⁴C в ДНК клеток. У пациентов, ответивших на лечение, отклонения уровней ¹⁴C от атмосферных были значительнее, чем у группы без LVAD. Средний возраст ДНК кардиомиоцитов был ниже в группе «отвечающих». Проанализировав динамику болезни, ученые установили, что в группе «отвечающих» на LVAD обновление увеличивалось до 3,1% в год, что значительно выше скорости регенерации даже в здоровом сердце. Это подчеркивает существенное увеличение регенеративной способности у пациентов с улучшением функции сердца на фоне механической разгрузки.

Данное исследование указывает на значительный регенеративный потенциал кардиомиоцитов у пациентов с тяжелой сердечной недостаточностью и подчеркивает необходимость исследований, направленных на изучение молекулярных механизмов восстановления миокарда и разработку фармакологических стратегий для его стимулирования.

После инфаркта рубцовую ткань можно превратить в сердечную