Почему взрослое сердце не восстанавливается?

Наши ткани умеют восстанавливаться за счёт того, что в них есть клетки, способные к делению. Не все органы восстанавливаются в равной мере.

Например, печень может заново отрастить едва ли не 75% своей массы, а вот если взять мозг, то там лишь сравнительно недавно обнаружили клетки, умеющие делиться, и пока неясно, насколько они вообще способы восстанавливать мозг. Но, так или иначе, делящиеся клетки есть и у него.

И только в одном органе клеточное деление прекращается почти сразу после рождения — это сердце. Так происходит не только у человека, а вообще у всех млекопитающих. Хотя у некоторых видов зверей сердечные клетки могут размножаться какое-то время после рождения, у взрослых особей, к какому бы виду они ни принадлежали, сердце восстанавливаться не может вообще никак. И если вдруг случается инфаркт с гибелью большого числа сердечных клеток, на их месте появляется соединительнотканный рубец, то есть просто шрам, который не проводит электрические сигналы и не сокращается, и потому послеинфарктное сердце со шрамом работает уже не в полную силу.

Исследователи давно пытаются понять, почему сердечные клетки перестают делиться. Одну из причин описывают в Developmental Cell сотрудники Питтсбургского университета. Они наблюдали за развитием мышиных кардиомиоцитов (то есть клеток сердечной мышцы) и вдруг обнаружили, что у них сильно уменьшается число ядерных пор: если во время внутриутробного развития их было в среднем около 1800–1900, то у клеток взрослого сердца их уже меньше 700. Ядерные поры — это специальные отверстия в мембране ядра, которые помогают общаться внутриядерной ДНК и обслуживающим её белкам со всей остальной клеткой. Ядерные поры устроены сложно, в них сидит целый комплекс белков, который следит за тем, что проходит из цитоплазмы в ядро, а что из ядра в цитоплазму — например, сигналы, управляющие активностью генов.

Если в ядерной мембране становится меньше пор, значит, ДНК в ядре меньше общается с цитоплазмой, ей приходит меньше сигналов, в том числе и тех сигналов, которые запускают регенерацию ткани. Можно сказать, что сердце не восстанавливается из-за постоянной недоинформированности. Но в то же время какие-то сигналы всё-таки в ядро проходят. Исследователи модифицировали клетки сердца у мышей так, чтобы ядерных пор в них стало ещё меньше. И оказалось, что такое сердце работает надёжнее. Эту процедуру с уменьшением числа пор проводили с мышами, которые предрасположены к повышенному давлению.

Известно, что сердечные клетки чувствуют повышенное давление, меняют активность определённых генов и, как следствие, меняются сами. Если давление остаётся повышенным, структура сердечной мышцы изменяется настолько, что это становится чревато сердечной недостаточностью. У мышей с пониженным против обычного числа ядерных пор сердечная мышца не обращала слишком много внимания на хроническое повышенное давление — сигналы о нём плохо доходили до генов. Очевидно, потому у таких мышей было более здоровое сердце.

Чем меньше число ядерных пор в сердечных клетках, тем стабильнее работает сердце — его ничто не тревожит. Но вообще без внешних сигналов нельзя, организм ведь не машина, и сердце всё-таки должно реагировать на разнообразные вещи, которые с нами происходят, от психологического стресса до физических нагрузок. Поэтому в ядерной мембране остаётся какое-то компромиссное число пор: если бы их было больше, сердце, вероятно, могло бы регенерировать, но оно бы сильнее реагировало на разные неприятные факторы.

Поры в ядерной мембране, конечно, не единственное, что не даёт сердцу восстанавливаться. Несколько лет назад мы писали об экспериментах исследователей из Барселонского центра регенеративной медицины — они тогда пришли к выводу, что большую роль здесь играет межклеточное вещество, которое сердечные клетки производят в очень большом количестве и которое тоже мешает сердцу регенерировать.