Промяната на типа хранителни вещества, които тези клетъчни органели консумират, благоприятства пролиферацията на кардиомиоцити при мишки.

сърдечните

Ако бъдат потвърдени при хора, резултатите от изследването могат да помогнат за лечение на сърдечна недостатъчност, причинена от инфаркти или инфекции. На изображението, оцветяване на сърдечния мускул, видяно под микроскоп. [iStock/BeholdingEye]

Модифицирането на източника на храна на митохондриите би насърчило възстановяването на сърдечната тъкан. Така завършва проучване, публикувано наскоро от списанието Nature Metabolism и проведено при мишки.

През първата седмица от живота сърцето на новородените бозайници има способността да се възстановява от всякакви увреждания, които клетките, които го съставят, могат да пострадат. Загубата на тази способност обаче съвпада с промяна в начина, по който митохондриите получават енергия. Тоест стъпката от анаеробна гликолиза, която разгражда глюкозата при липса на кислород, до окислително фосфорилиране, което използва мастните киселини като основен източник на препитание.

Въпреки че трансформацията на тези последни хранителни вещества осигурява по-голямо количество енергия на организма, производството на реактивни кислородни видове, като свободни радикали, по време на процеса би потиснало клетъчното делене и съответно производството на нови кардиомиоцити.

По този начин, Hesham A. Sadek и неговият екип от Югозападния медицински център на Тексаския университет, заедно с учени от други институции в Съединените щати, Бразилия, Сингапур и Китай, решиха да проучат допълнително ролята, която мастните киселини играят в промяната в регенеративна способност.

За целта изследователите първо са генетично конструирани женски мишки, които произвеждат мляко с ниско съдържание на мазнини. По същия начин, на 12-дневна възраст, малките им получават диета без липиди като първата си твърда храна. На възраст от 21 дни сърцето на тези животни имаше по-голям брой кардиомиоцити, както и клетки в разделящо се състояние, в сравнение с контролната група. Въпреки това и въпреки поддържането на режим без мазнини, способността за регенерация изчезва, след като животните достигнат зряла възраст; тъй като очевидно организмът на гризачите е увеличил синтеза на липиди, за да компенсира хранителния дефицит в диетата.

Следователно учените изследваха ефекта от прякото въздействие върху метаболизма на мазнините. По-конкретно, те изтриха гена на ензима пируват дехидрогеназа киназа 4 (PDK4), чието действие инхибира окисляването на глюкозата. В резултат на това митохондриите увеличиха консумацията на тази захар като субстрат за енергия, факт, който благоприятства разпространението на сърдечните клетки.

Интересното е, че при липса на PDK4, систоличната функция на лявата камера на мишките се подобри значително 6 месеца след претърпяване на миокарден инфаркт. Това предполага съществуването на регенеративен отговор в тъканта. Фармакологичното инхибиране на ензима потвърждава този резултат.

За Садек и неговите колеги откритието сочи PDK4 като терапевтична цел. Бъдещите изследвания ще потвърдят ефективността на употребата на лекарства, предназначени срещу тази молекула като стратегия за преодоляване на сърдечните увреждания, причинени от инфаркт.

Марта Пулидо Салгадо

Справка: "Използването на митохондриален субстрат регулира прогресията на клетъчния цикъл на кардиомиоцитите", A. C. Cardosso et al., In Nature Metabolism; 2: страници 167-178, публикувано на 20 февруари 2020 г.