Cердце маленькой аквариумной рыбки данио (Danio rerio) обладает удивительными способностями. Оно продолжает биться даже — буквально — даже пробитое насквозь. И даже если 20% ткани желудочка удалить, сердце за секунды блокирует кровопотерю, а клетки начнут понемногу восстанавливается. Где-то через месяц рыбки снова плавают, как ни в чем не бывало.
Интересно, что весь этот ремонт производится без участия стволовых клеток. Казалось бы, именно из них, путем развития и дифференциации должна образовываться новая ткань сердечной мышцы. Но на самом деле все проделывают сами «зрелые» клетки сердца.
Этот вопрос вообще давно занимает ученых: какова роль стволовых клеток в процессе регенерации органов и тканей у животных, обладающих выраженной способностью к ней — у тех же данио, у саламандр и так далее? До сих пор трудно было сказать, то ли стволовые клетки развиваются в восстанавливаемую ткань, то ли в этот процесс вовлечены уже «взрослые» клетки этой ткани. Появившиеся на днях исследования проливают свет на эту проблему.
Чтобы разобраться в вопросе, испанские и американские ученые во главе с Хуан-Карлосом Бельмонте (Juan Carlos Belmonte) создали генетически модифицированную линию рыбок данио, у которых кардиомиоциты, клетки мышечной ткани, обладали способностью к флуоресценции. Затем им хирургически удалялось 20% ткани желудочка (напомним, что у рыб сердце двухкамерное, состоит из 1 предсердия и 1 желудочка) — и наблюдали за процессом регенерации.
Как показали эти эксперименты, вновь образованная ткань сердечной мышцы также флуоресцировала. Это означает, что происходит она именно от кардиомиоцитов, которые и передали потомству эту способность, а не от стволовых клеток. Более детальное исследование позволило установить, что после травмы кардиомиоциты, окружающие место повреждения, совершают удивительное превращение — как бы шаг назад в развитии, теряя свою форму и связи друг с другом. Видимо, это и позволяет им снова приступить к делению и образовать новые клетки.
К сходному результату пришла и группа американских исследователей во главе с Кеннетом Поссом (Kenneth Poss). По сути, идея в их опытах была та же, хотя различались детали. Они также создали модифицированную линию рыбок данио, клетки которых флуоресцировали, если в них активизировался ген gata4. В норме, этот ген активен только в сердце и только у эмбрионов, пока у них идет развитие этого органа. Он же оказался активен и у рыбок после травмы сердца.
Следующим этапом, конечно, должна стать идентификация клеточных сигналов, которые запускают процесс регенерации. А там — перспективы просто потрясающие, от полного излечивания людей, перенесших инфаркт миокарда до… да хоть бы и до «отращивания» новых здоровых органов взамен отслуживших свое.
Кстати, рыбки эти далеко не впервые фигурируют в качестве объектов очень интересных научных исследований. Взять хотя бы нейрофизиологию: именно данио позволили лучше понять устройство и работу нашего мозга. Читайте: «Управление мозгом», «Битва полушарий».
По публикации ScienceNOW