Ученые нашли причину некоторых пороков сердца
Ученые нашли причину некоторых пороков сердца
17.09.2026 146
PLOS Biology: нарушение работы клеточных «антенн» может влиять на порок сердца
Ученые обнаружили неизвестный ранее механизм клеточной коммуникации, который может объяснить развитие некоторых врожденных пороков сердца. Он связан с микроскопическими структурами на поверхности клеток, которые помогают им воспринимать сигналы во время формирования органов. О том, как нарушения работы клеточных «антенн» могут влиять на развитие сердца, — в материале «Известий».
Как клетки управляют развитием сердца
Справка «Известий»
Врожденные пороки сердца возникают еще во время внутриутробного развития. Они относятся к наиболее распространенным видам врожденных нарушений: ежегодно с ними рождаются около 2,3–2,5 млн детей во всем мире.
Исследователи из Копенгагенского университета обнаружили механизм, который может объяснить развитие части таких нарушений. Он связан с первичной ресничкой — крошечной структурой, напоминающей антенну и расположенной на поверхности большинства клеток организма. Работа опубликована в журнале PLOS Biology.
Первичные реснички помогают клеткам воспринимать химические сигналы из окружающей среды и преобразовывать их в инструкции. Эти сигналы могут определять, будет ли клетка делиться, перемещаться, изменять обмен веществ или погибать. Во время развития эмбриона такая система особенно важна, поскольку клетки должны точно координировать формирование будущих органов.
Мы обнаружили новую систему коммуникации на внешней поверхности клетки, которая имеет решающее значение для правильного формирования сердца во время эмбрионального развития. Это открытие меняет наше понимание причин возникновения некоторых врожденных пороков сердца. Можно сказать, что мы выявили важный винтик в чрезвычайно сложном механизме.
Что происходит внутри клеточной «антенны»
Ученые обнаружили, что внутри первичной реснички взаимодействуют три белка — TAK1, TAB2 и PKA-Cα. Вместе они образуют своеобразный сигнальный центр, который участвует в регулировании развития сердечной ткани.
По словам исследователей, эта система помогает клеткам-предшественникам правильно развиваться и превращаться в клетки сердечной мышцы. Если генетические изменения нарушают работу связанных с ней белков, передача сигналов может происходить неправильно.
Эти белки действуют как молекулярные инструкции, которые указывают стволовым клеткам, когда и как развиваться в клетки сердечной мышцы.
В результате нарушения работы такого механизма могут возникать дефекты формирования сердца. Исследователи называют их своеобразными «дефектами антенны», поскольку проблема возникает в системе, которая должна помогать клетке получать и обрабатывать необходимые сигналы.
Что показали эксперименты
Чтобы проверить связь между обнаруженным механизмом и врожденными пороками сердца, ученые использовали сразу несколько подходов. Сначала они изучили генетические данные нескольких тысяч пациентов с такими заболеваниями и искали редкие мутации, которые встречались у них чаще, чем у здоровых людей. Затем исследователи воспроизвели некоторые из обнаруженных генетических изменений у рыбок данио-рерио. Оказалось, что такие мутации действительно способны нарушать нормальное формирование сердца и снижать его функцию.
Дополнительные эксперименты провели с человеческими клетками и стволовыми клетками мышей. Они позволили ученым изучить работу сигнальной системы непосредственно на клеточном уровне и определить последствия нарушения ее компонентов.
Совокупность генетических данных пациентов и результатов лабораторных экспериментов указывает на то, что первичная ресничка может играть важную роль в развитии некоторых врожденных пороков сердца. При этом исследователи подчеркивают, что эксперименты на животных и клеточных моделях не позволяют полностью установить механизм его работы непосредственно у человека.
Мы исследуем этот механизм с разных сторон и с использованием множества различных методов, и все они подтверждают то, что мы наблюдаем у пациентов. Поэтому мы достаточно уверены, что этот механизм существует и у людей.
Почему могут страдать другие органы
Обнаруженный механизм может быть связан не только с формированием сердца. Исследованные мутации встречались у людей с так называемыми синдромальными врожденными пороками сердца — состояниями, при которых сердечные нарушения сопровождаются изменениями в других органах.
Эксперименты показали, что первичные реснички участвуют в развитии различных тканей. Поэтому нарушение их работы потенциально способно одновременно влиять на несколько систем организма.
Ученые обнаружили признаки того, что тот же механизм может быть связан с развитием мозга, почек и скелета. Это может объяснять, почему у некоторых пациентов врожденные пороки сердца сочетаются с другими нарушениями.
Когда нарушается работа ресничек, это обычно влияет и на развитие нескольких других органов. Это может объяснить, почему у некоторых пациентов с врожденными пороками сердца также наблюдаются дефекты и связанные с ними состояния, затрагивающие головной мозг, почки и скелет. Этот механизм дает единое объяснение заболеваниям, которые нам ранее было трудно понять.
Авторы исследования считают, что открытие может помочь лучше понять целый ряд редких генетических заболеваний, связанных с нарушениями работы первичных ресничек. В дальнейшем это потенциально позволит раньше выявлять некоторые заболевания и искать более точные способы их диагностики.
Что открытие может дать медицине
Первичные реснички уже связывали с большим количеством редких генетических заболеваний, однако механизмы, которые приводят от генетических изменений к нарушениям развития органов, во многих случаях оставались недостаточно понятными. Новое исследование дает ученым возможное объяснение того, как изменения в отдельных генах могут нарушать передачу сигналов внутри клеток и в итоге влиять на формирование органов еще до рождения.
Пока исследователи не могут утверждать, что обнаруженный механизм объясняет все случаи врожденных пороков сердца. Работа посвящена определенной группе генетически обусловленных заболеваний, а значительная часть экспериментов была проведена на клеточных и животных моделях.
Тем не менее авторы считают, что дальнейшее изучение этой системы может помочь определить пациентов с повышенным риском еще на ранних этапах развития и лучше понять происхождение других редких заболеваний, связанных с первичными ресничками.
Источник : Ссылка
