Ученые доказали, что стволовые клетки помогают восстановить функцию сердца

Новое исследование, опубликованное в журнале Nature, показывает, что стволовые клетки действительно хорошо работают для восстановления поврежденного сердца – но совершенно иначе, чем предполагалось изначально. Исследование показывает, что стволовые клетки, будь то живые или мертвые, при введении в область повреждения сердца у мышей, активируют интенсивное острое воспаление. Это вызывает классическую реакцию заживления ран, которая в конечном итоге приводит к частичному или полному восстановлению механической функции поврежденной области.

Стволовые клетки - это новая горячая область интенсивных исследований практически во всех областях медицинской науки. Эти клетки характеризуются свойством самообновления и способностью дифференцироваться во множество различных типов клеток. Долгое время считалось, что они стимулируют восстановление и регенерацию тканей путем дифференцировки в нативные клетки ткани, которые были повреждены в данном органе или ткани.

На этом микроскопическом гистологическом изображении иммунные клетки макрофагов (показаны красным и зеленым цветом) стекаются в поврежденную область поврежденного сердца мыши через три дня после того, как исследователи ввели взрослые стволовые клетки сердца в желтую пунктирную область. Об этом сообщают исследователи 27 ноября.

В природе эта терапия стволовыми клетками помогает сердцам восстановиться после сердечного приступа, вызывая врожденный иммунный ответ, который изменяет активность клеток вокруг поврежденной области, так что она заживляет с более оптимизированным шрамом и улучшенными сократительными свойствами.

Как это происходит

Стволовые клетки вызывают воспаление, которое происходит за счет активации макрофагов. Макрофаги являются системой раннего предупреждения иммунного ответа. Они сообщают организму, когда стволовые клетки видны там, где они обычно отсутствуют. Полученное воспаление вызывает вторичное заживление раны, которое заканчивается незначительным улучшением функции сердца после перенесенного инфаркта. CCR2+ и cx3cr1 + макрофаги вызывают острое воспаление.

Макрофаги, наряду с другими неспецифическими иммунными клетками, являются частью врожденного иммунного ответа, который первым реагирует на антиген или захватчик. Как только эта реакция устанавливается, клетки вокруг поврежденной области начинают показывать новую картину и уровень активности. Это в конечном итоге приводит к тому, что образующийся рубец становится более здоровым, что приводит к улучшению сократительной способности ткани сердца в поврежденной части.

Более ранние исследования 2014 года той же командой, опубликованные в том же журнале, легли в основу настоящего исследования. В предыдущем исследовании ученые ввели c-kit положительные стволовые клетки в поврежденное сердце. Они ожидали, что эти клетки заменят кардиомиоциты – но этого не произошло. Это заставило исследователей спросить, как на самом деле работает терапия стволовыми клетками. Чтобы ответить на этот вопрос, они разработали новый способ рассмотрения стволовых клеток, используемых в качестве лечения.

Они использовали 2 широко используемых типа стволовых клеток сердца, а именно, мононуклеарные клетки из костного мозга и сердечные клетки-предшественники. Они посмотрели на данные, которые у них были по этим клеткам, повторно проверяя при нескольких различных условиях. Они были удивлены, увидев, что сердце становилось сильнее, если была введена одна из двух стволовых клеток, но также и если были введены мертвые стволовые клетки или инертное химическое вещество, называемое зимозаном. Зимозан химически инертен, но может провоцировать врожденный иммунитет.

Результат

Исследователи обнаружили, что независимо от того, какая инъекция была использована, острый стерильный иммунный ответ, который установился, вызвал разницу в образовании соединительной ткани, которая составляет внеклеточный матрикс, важный компонент внеклеточной среды. В результате в пограничной зоне экстрацеллюлярный матрикс уменьшается. Кроме того, это воспаление также улучшило механическую прочность шрама. Сердечные фибробласты стали более активными. Это наблюдалось потому что  инъекционные сердца производили значительно большее изменение пассивной силы при увеличении растяжки, профиль которой был больше похож на незараженные сердца.

Для достижения этого исцеления химические или стволовые клетки должны быть введены прямо в сердце, прямо вокруг поврежденной области. В большинстве случаев предыдущих исследований стволовых клеток для ишемического повреждения сердца, инъекции были в циркуляцию, ссылаясь на безопасность пациента. Это может быть причиной, почему так много испытаний показали противоречивые результаты – они были плохо разработаны. Исследователь Джеффри Молкентин подводит итог: 

"Наши результаты показывают, что введенный материал должен идти непосредственно в ткань сердца, расположенную по обе стороны от области инфаркта. Именно здесь происходит исцеление и где макрофаги могут творить свою магию.”

А в случае с зимозаном им было интересно отметить, что благотворный эффект, полученный при введении этого химического вещества в поврежденную область, был немного больше и длился немного дольше, чем при использовании стволовых клеток (мертвых или живых).

Последствия

Исследователи говорят: "последствия нашего исследования очень прямолинейны и представляют собой важные новые доказательства неурегулированных дебатов в области сердечно-сосудистой медицины. Они планируют найти новые и лучшие способы использовать этот исцеляющий потенциал этих стволовых клеток и молекул, или даже самих макрофагов. Например, глядя на интенсивное воспаление, вызванное введением любого из трех агентов, команда хотела бы проверить возможность поляризации макрофагов или формирования биологической очереди макрофагов, которые смогут только исцелять – таким образом, используя целебные ресурсы этого типа иммунных клеток.

Если они преуспеют, это может изменить способ лечения сердечно-сосудистых заболеваний в будущем.