Pētnieki atklājuši jaunu šūnu tipu, kas sirds attīstības laikā un pēc traumas var palīdzēt regulēt asinsvadu augšanu. Pētījumā ar zebrafīšiem noskaidrots, ka šīs šūnas stabilizē asinsvadu tīklu, kas augošajam sirds muskulim piegādā skābekli.

Pētījums publicēts 20. augustā žurnālā Nature Communications. Tā rezultāti var sniegt jaunu ieskatu tajā, kā cilvēka sirds veido asinsvadu tīklu, kā arī palīdzēt turpmākajos mēģinājumos veicināt sirds atjaunošanos pēc bojājuma.

Šūnas, kas nosaka asinsvadu augšanas robežas

“Mūsu galvenais mērķis ir salabot bojātu cilvēka sirdi,” sacīja Veila Kornela asociētais šūnu un attīstības bioloģijas profesors, kā arī Sirds un asinsvadu pētniecības institūta loceklis Džingli Kao. “Spēja atjaunot asinsvadus īstajā laikā un īstajā vietā ir šī procesa atslēga.”

Kao šo izpētes virzienu sāka, būdams pēcdoktorantūras pētnieks Djūka Universitātē. Viņš noskaidroja, ka epikards — plāns šūnu slānis, kas aptver sirdi, — zebrafīšiem nodrošina gan signālus, gan šūnas, kas nepieciešamas sirds audu reģenerācijai.

Vēlāk viņa laboratorija Veila Kornela Šūnu un attīstības bioloģijas departamentā atklāja, ka pēc bojājuma konkrēta priekšteču šūnu populācija zebrafīša epikardā rada dažādus šūnu tipus, kas iesaistīti sirds muskuļa un koronāro asinsvadu atjaunošanā.

Lai noskaidrotu, kas liek šīm priekšteču šūnām specializēties, Kao un viņa komanda, kurā bija arī doktorants Bjērns Perders un pēcdoktorantūras pētnieks Ju Sja, analizēja gēnus, kas aktivizējas pēc sirds bojājuma. Viens no tiem — galvenais regulators scxa — liek priekšteču šūnām veidot iepriekš neaprakstītu šūnu tipu.

Jaunās, tā dēvētās perivaskulārās šūnas apņem koronāros asinsvadus un izdala noteikta veida kolagēnu, kas regulē asinsvadu attīstību. Tās rada arī signālu — nelielu olbaltumvielas fragmentu, kas atvasināts no kolagēna molekulas un galu galā ierobežo asinsvadu izplešanos.

“Attīstības laikā vai tad, kad sirds ir bojāta, ir jāizveido pareizais asinsvadu daudzums — un ir jāzina, kad apstāties,” sacīja Kao. “Šī sistēma nodrošina šādu kontroles līmeni.”

Hipoksija aktivizē asinsvadu atbalsta programmu

Pētnieki atklāja arī iespējamu mehānismu, kas šo asinsvadu atbalsta programmu ieslēdz vajadzīgajā laikā. Iepriekš viņi bija parādījuši, ka zema skābekļa koncentrācija jeb hipoksija sirds audos aktivizē epikarda signālus, kuri koordinē sirds muskuļa un koronāro asinsvadu augšanu.

Jaunais pētījums liecina, ka zems skābekļa līmenis darbojas kā vides signāls, kas uz laiku aktivizē scxa. Tas novirza daļu epikarda priekšteču šūnu uz perivaskulāru šūnu veidošanos. Pēc tam šīs šūnas apņem koronāros asinsvadus un, iespējams, palīdz regulēt to attīstību un pārveidošanos.

Rezultāti rada iespēju, ka zebrafīšu epikarda šūnu reakcijas izpratne pēc bojājuma nākotnē ļaus atrast veidus, kā aktivizēt reģenerācijas programmas cilvēka sirdī.

Ceļš uz cilvēka sirds atjaunošanu

Cilvēkiem ir ar šo gēnu saistīts gēns SCX, taču pētnieki vēl nezina, vai cilvēka epikarda šūnas to izmanto tādā pašā veidā kā zebrafīši. Pēc zīdītāju sirds bojājuma, piemēram, infarkta, SCX diemžēl aktivizējas sirds fibroblastos — šūnās, kas veicina rētaudu veidošanos.

“Varbūt nākotnē mēs varēsim izmantot SCX, lai atkārtoti aktivizētu cilvēka epikarda šūnas un virzītu tās uz tādu šūnu un signālu veidošanu, kas veicina cilvēka sirds reģenerāciju,” sacīja Kao.

Kao strādā ar kultivētām cilvēka epikarda šūnām un sirds organoīdiem, lai izstrādātu metodes, ar kurām aktivizētās šūnas varētu izmantot bojāto sirds daļu labošanai. Šāda “bioloģiska plākstera” pieeja kādu dienu varētu veicināt kontrolētu sirds muskuļa un asinsvadu augšanu bojājuma vietā.

“Es nedomāju, ka reģenerāciju kontrolēs tikai viens maģisks faktors,” sacīja Kao. “Taču mēs esam atklājuši vēl vienu faktoru un vēl vienu mehānismu, kas nākotnē varētu palīdzēt ieslēgt epikarda šūnas un atjaunot cilvēka sirdi.”

Pētījuma autori ir Bjērns Perders un kolēģi. Darbs “Hypoxia-activated scleraxis a mediates epicardial progenitor differentiation into a unique cardiac perivascular cell type” publicēts žurnālā Nature Communications. DOI: 10.1038/s41467-026-77008-y.