Зміна типу поживних речовин, які споживають ці клітинні органели, сприяє проліферації кардіоміоцитів у мишей.
Якщо їх підтвердять у людей, результати дослідження можуть допомогти лікувати серцеву недостатність, спричинену інфарктами або інфекціями. На зображенні фарбування серцевого м’яза, видно під мікроскопом. [iStock/BeholdingEye]
Модифікація джерела їжі мітохондрій сприятиме відновленню серцевої тканини. Таким чином завершується дослідження, опубліковане нещодавно в журналі Nature Metabolism та проведене на мишах.
Протягом першого тижня життя серце новонароджених ссавців має здатність відновлюватися від будь-яких пошкоджень, які можуть зазнати клітини, що його складають. Однак втрата цієї здатності збігається зі зміною способу отримання мітохондріями енергії. Тобто крок від анаеробного гліколізу, який розкладає глюкозу за відсутності кисню, до окисного фосфорилювання, яке використовує жирні кислоти як основне джерело живлення.
Хоча трансформація цих останніх поживних речовин забезпечує більшу кількість енергії для організму, виробництво активних форм кисню, таких як вільні радикали, під час процесу буде стримувати поділ клітин і, отже, вироблення нових кардіоміоцитів.
Таким чином, Гешем А. Садек та його команда з Південно-Західного медичного центру Техаського університету разом із вченими з інших установ США, Бразилії, Сінгапуру та Китаю вирішили додатково вивчити роль, яку жирні кислоти відіграють у зміні регенеративна здатність.
Для цього дослідники вперше генетично сконструювали самок мишей для отримання молока з низьким вмістом жиру. Так само, у віці 12 днів їхні діти отримували дієту без ліпідів як першу тверду їжу. У віці 21 дня серце цих тварин мало більшу кількість кардіоміоцитів, а також клітин у розділеному стані, порівняно з контрольною групою. Однак, незважаючи на підтримання режиму знежиреності, здатність до регенерації зникала після досягнення тваринами дорослого віку; оскільки, мабуть, організм гризунів посилив синтез ліпідів, щоб компенсувати дефіцит поживної речовини в раціоні.
Отже, вчені досліджували вплив безпосереднього впливу на жировий обмін. Зокрема, вони видалили ген ферменту піруватдегідрогенази кінази 4 (PDK4), дія якого пригнічує окислення глюкози. В результаті мітохондрії збільшили споживання цього цукру як субстрату для енергії, що сприяло розмноженню серцевих клітин.
Цікаво, що за відсутності PDK4 систолічна функція лівого шлуночка у мишей помітно покращилася через 6 місяців після перенесеного інфаркту міокарда. Це говорить про існування регенеративної реакції в тканині. Фармакологічне пригнічення ферменту підтвердило цей результат.
Для Садека та його колег знахідка вказує на PDK4 як терапевтичну мішень. Майбутні дослідження підтвердять ефективність використання ліків, розроблених проти цієї молекули як стратегії зменшення пошкоджень серця, спричинених серцевим нападом.
Марта Пулідо Сальгадо
Довідково: "Використання мітохондріального субстрату регулює прогресування клітинного циклу кардіоміоцитів", A. C. Cardosso та ін., In Nature Metabolism; 2: сторінки 167-178, опубліковано 20 лютого 2020 року.