Ученые из Испанского национального центра сердечно-сосудистых исследований показали на мышах, что окончания хромосом мускульных клеток сердца быстро портятся после рождения, ограничивая способность клеток к пролиферации и замещению поврежденного участка ткани. Результаты работы они опубликовали в статье «Postnatal telomere dysfunction induces cardiomyocyte cell-cycle arrest through p21 activation», опубликованной в Journal of Cell Biology. Ее содержание пересказывает пресс-релиз университета.
У новорожденных детей восстанавливается поврежденный миокард, а во взрослом возрасте эта способность утрачивается: сердечные приступы вызывают постоянное повреждение, часто приводя к сбоям сердца и смерти. Новорожденные мышата тоже могут восстанавливать поврежденную сердечную ткань. Их мускульные клетки сердца, или кардиомиоциты, могут разрастаться и чинить сердце в первую неделю после рождения, но эта способность пропадает, когда мыши вырастают, и большинство их кардиомиоцитов удаляется из клеточного цикла.
Игнасио Флорес (Ignacio Flores) с коллегами решили убедиться, не связаны ли сбои клеточного цикла с состоянием теломер. Если теломеры растут слишком короткими из-за, к примеру, потери теломеразы, расширяющего теломеры фермента, клетки могут спутать концы хромосом для сегментов поврежденной ДНК, что приводит к активации участка, который останавливает клеточный цикл.
Для этого Флорес с коллегами проверили длину теломер в кардиомиоцитах новорожденных мышат и определили, что теломеры повредились уже в первую неделю после рождения. Экспрессия теломеразы тоже сократилась, и это сопровождалось ответом поврежденной ДНК и ингибитором клеточного цикла p21.
Теломеры у мышей с дефицитом теломеразы короче, чем у диких грызунов. Ученые обнаружили, что кардиомиоциты теломераз-дифицитных мышей тормозят разрастание уже через день после рождения. Выяснилось, что если повредить сердце мышей, родившихся сутки назад, теломеразо-дифицитные кардиомиоциты не смогут пролиферировать и регенерировать поврежденный миокард. Наоборот, кардиомиоциты у диких мышей разрастались и замещали поврежденные ткани.
Ученые также выяснили, что выключение ингибитора p21 усиливает восстановительную способность кардиомиоцитов, позволяя однонедельной мыши с дефицитом p21 восстановить поврежденную сердечную ткань более эффективно, чем у диких сородичей того же возраста.
Поэтому сохраняя длину кардиомиоцитовых теломер, можно запустить регенеративную способность взрослых клеток и усилить восстановление сердечной ткани после сердечного сбоя. Ученые сейчас разрабатывают модель избытка экспрессии теломеразы у мышей, чтобы посмотреть, смогут ли они расширить окно регенерации.
Ранее тоже в экспериментах на крысах исследователи установили, что клетки зародыша начинают стареть уже в утробе, и повлиять на скорость будущего старения можно с помощью антиоксидантов, которые увеличивают длину теломер.
