Американские ученые открыли новый вид клеток, участвующий в регуляции сердцебиения

07:30 29 ноября Киев, Украина

Американские исследователи открыли новый тип клеток в сердце животных и человека, принадлежащих к группе глиальных. Как показали опыты с эмбрионами рыбок, глиальные клетки принимают участие в регуляции частоты и ритма сердечных сокращений. Последующие исследования этих клеток могут помочь лучше понять и лечить врожденные болезни сердца, сопровождающиеся расстройствами сердцебиения. Статья опубликована в журнале PLOS Biology .
 
Фото: Сердечная ткань данио рерио (красная), на которой видны нейроны (синие) и похожи на астроциты глиальные клетки (зеленые)

Что это за глиальные клетки?

Глиальными называют вспомогательные клетки нервной системы, вместе называемые глией. Они выполняют важную роль, создавая подходящую для функционирования нейронов микросреду. Среди функций глии есть обеспечение опоры нейронам, снабжение ими питательных веществ, содействие коммуникации между ними и их защита. Различные типы глии имеются и хорошо изучены в центральной нервной системе, то есть головном и спинном мозге. Между тем разветвленная сеть нейронов присутствует и в периферической нервной системе, совокупности нервов, которые расположены вне центральной нервной системы и контролируют все органы организма. Глиальные клетки периферической нервной системы, которые могут регулировать работу ее нейронов, малоизучены. Ранее похожие на них клетки обнаруживали в селезенке , поджелудочной железе,легких и коже . Также в сердце замечали свойственные глиальным клеткам процессы. В частности, исследование указывает , что после хирургического вмешательства на сердце, часть его клеток экспрессирует маркеры астроцитов — одного из типов глиальных клеток центральной нервной системы. Поэтому ученые из Университета Нотр-Дам решили исследовать статус глии в сердечной ткани.

Как искали в сердце глиальные клетки?

Ученые выбрали комбинированный подход для более полного описания клеток сердца. Опыты проводили на удобных в изучении рыбках данио рерио и мышах, а также на человеческих сердечных тканях для сравнения. В частности, они провели покадровую съемку с помощью конфокальной микроскопии, чтобы получить качественные трехмерные изображения клеток и их структуры. Кроме этого, провели « картирование судьбы » (fate mapping) клеток зародышей человека, позволяющее определить происхождение отдельных клеток и тканей взрослого организма. Наконец, ученые применили генную инженерию на данио рерио, чтобы выяснить роль отдельных клеток сердца.

Что обнаружили в сердце животных?

Исследователи действительно обнаружили в сердечной ткани глиальные клетки, экспрессирующие сразу несколько маркеров астроцитов. Эта популяция клеток оказалась присутствующей у всех трех исследуемых видов — рыб, мышей и человека. Ее назвали связующей глией (nexus glia), поскольку у взрослых эти клетки формируют сетевую систему с нейронами и взаимодействуют с их синапсами. Как показывает изучение эмбриональных тканей, клетки сердечной глии происходят из клеток нервного гребня зародыша, которые впоследствии мигрируют в сердце, где начинают дифференцироваться.

Опыты на животных позволяют предположить, что открытые клетки участвуют в регуляции сердцебиения. При извлечении клеток из всего сердца, исходного тракта или желудочка у эмбрионов испытуемых рыбок наблюдалась аритмия с учащенным сердцебиением, которое у людей обычно описывают как желудочковая тахикардия. Состояние может приводить к опасной для жизни фибрилляции желудочков, когда последние не могут эффективно сокращаться и прокачивать через себя кровь с риском остановки сердца. Также генетическая мутация, при которой нарушается развитие связующей глии, приводила к расстройствам ритма сердцебиения.

Ученые обнаружили новую группу клеток в сердце, которые демонстрируют роль регуляторов частоты и ритмичности сердечных сокращений по крайней мере во время эмбрионального развития. Пока неизвестно, играют ли ту же роль клетки сердечной глии у мышей и людей, как у рыбок — это требует проведения дополнительных исследований. Но авторы предполагают, что открытые клетки могут быть причастны к ряду врожденных сердечных заболеваний, которые сопровождаются нарушениями ритма и частоты сокращений сердца.