Исследователи показали, что трансплантация стволовых клеток, полученных из нормальных мышечных сосудов сердца мышей, которые моделируют патологию, связанную с мышечной дистрофией Дюшенна (МДД), предотвращает снижение сердечной функции, связанной с МДД. Их результаты появляются в журнале «Трансформационная медицина стволовых клеток».
Мышечная дистрофия Дюшенна – это генетическое заболевание, вызванное мутацией в гене дистрофина, белка, который закрепляет мышечные клетки на месте, когда они сжимаются. Без дистрофина мышечные сокращения разрывают клеточные мембраны, что приводит к гибели клеток. Потерянные мышечные клетки должны быть регенерированы, но со временем рубцовая ткань заменяет мышечные клетки, вызывая слабость мышц и проблемы с сердцем, характерные для МДД.
Центры США по контролю и профилактике заболеваний оценивают, что МДД влияет на каждого из каждых 3500 мужчин. Болезнь более распространена у мужчин, потому что мутация дистрофина происходит на Х-хромосоме; мужчины имеют одну Х и одну Y-хромосому, поэтому у мужчины с этой мутацией будет МДД, тогда как у женщин есть две Х-хромосомы и они должны иметь мутацию на обоих из них, чтобы иметь болезнь. Самки с мутацией в одной Х-хромосоме иногда развивают мышечную слабость и проблемы с сердцем, а также могут передавать мутацию своим детям.
После инъекции дистрофино-дефицитных мышечных сердец с нормальными стволовыми клетками, полученными из кровеносных сосудов, исследователи обнаружили увеличение клеточного деления среди нестин-позитивных стволовых клеток (показано зеленым) в сердце. Эти стволовые клетки встречаются в сердцах взрослых людей, крыс и мышей, но их функции пока не известны. Также было обнаружено увеличение образования новых клеток сердечной мышцы из нестин-позитивных стволовых клеток. | Фото: Сюзанна Берри-Миллер
После инъекции дистрофино-дефицитных мышечных сердец с нормальными стволовыми клетками, полученными из кровеносных сосудов, исследователи обнаружили увеличение клеточного деления среди нестин-позитивных стволовых клеток (показано зеленым) в сердце. Эти стволовые клетки встречаются в сердцах взрослых людей, крыс и мышей, но их функции пока не известны. Также было обнаружено увеличение образования новых клеток сердечной мышцы из нестин-позитивных стволовых клеток. | Фото: Сюзанна Берри-Миллер
Несмотря на то, что медицинские успехи увеличили продолжительность жизни пациентов с МДД с подросткового возраста или 20 лет до начала 30-х годов, связанный с болезнью поражение сердца и диафрагмы все еще ограничивают их продолжительность жизни.
«Почти 100 процентов пациентов развивают расширенную кардиомиопатию», в котором ослабленное сердце с расширенными камерами предотвращает надлежащую накачку крови по всему телу, сказал профессор Университета Иллинойса, сравнительный биологический наук Сюзанн Берри-Миллер, который возглавлял исследование. «Сейчас врачи рассматривают симптомы этой проблемы с сердцем, предлагая пациентам препараты, чтобы попытаться продлить работу сердца, но это не может заменить потерянные или поврежденные клетки», – сказала она.
В новом исследовании исследователи инъецировали стволовые клетки, известные как мезоангиобласты (АДМ), полученные из аорты, в сердца мышей с дефицитом дистрофина, которые служат моделью для МДД человека. Стволовые клетки ADM имеют рабочую копию гена дистрофина.
Эта терапия стволовыми клетками предотвратила или отсрочила проблемы с сердцем у мышей, у которых еще не было признаков функциональных или структурных дефектов, типичных для мышечной дистрофии Дюшенна, сообщают исследователи.
Берри-Миллер и ее коллеги пока не знают, почему возникают функциональные преимущества, но предлагают три потенциальных механизма. Они заметили, что некоторые из введенных стволовых клеток стали новыми клетками сердечной мышцы, которые выражали недостаток белка дистрофина. Лечение также привело к тому, что существующие стволовые клетки в сердце делят и становятся новыми клетками сердечной мышцы, а стволовые клетки стимулируют образование нового кровеносного сосуда в сердце. Пока не ясно, какой из этих эффектов отвечает за отсрочку начала кардиомиопатии, сказал Берри-Миллер.
«Эти клетки, полученные из сосудов, могут быть хорошими кандидатами на терапию, но что более важно, результаты дают нам новые потенциальные терапевтические цели для изучения, которые могут быть активированы непосредственно без использования клеток, которые вводятся пациенту, например, ADM в текущем исследовании », – сказал Берри-Миллер. «Активация стволовых клеток, которые уже присутствуют в организме для восстановления ткани, позволит избежать потенциального требования найти совпадение между донорами и реципиентами и потенциальным отказом от стволовых клеток пациентами».
Несмотря на обнадеживающие результаты, свидетельствующие о том, что стволовые клетки дают функциональное преимущество при введении до появления патологии в сердцах мышей DMD, у мышей наблюдалось снижение функции, которая уже показала характеристики расширенной кардиомиопатии. Одна из этих характеристик заключается в замене мышечной ткани соединительной тканью, известной как фиброз.
Эта разница может произойти, сказал Берри-Миллер, в результате чего стволовые клетки высаживаются в кармане фиброза, а не в мышечной ткани. Стволовые клетки могут затем стать фибробластами, которые генерируют больше соединительной ткани, увеличивая количество рубцов и делая функцию сердца хуже. Это показывает, что время введения стволовых клеток играет решающую роль в увеличении сердечной функции у мышей, у которых отсутствует белок дистрофина.
Она по-прежнему оптимистична, что эти результаты обеспечивают шаг к новым клиническим целям для пациентов с МДД человека.
«Это единственное исследование до сих пор, где функциональная польза наблюдалась от стволовых клеток в сердце, нечувствительном к дистрофину, или когда наблюдались эндогенные стволовые клетки в сердце, чтобы производить новые мышечные клетки, которые заменяют те, которые были потеряны в МДД, поэтому я думаю, что это открывает новую область, на которую нужно сосредоточиться в доклинических исследованиях для МДД », – сказал Берри-Миллер.
Институт Восстановительной медицины Иллинойса поддержал это исследование.