Ученые нашли новую функцию сердца

Механическое напряжение, создаваемое бьющимся сердцем эмбриона, находящегося в утробе матери, играет ключевую роль в формировании клеток крови и всей кровеносной системы нового организма, выяснили ученые. Это открытие может использоваться в лечении ряда тяжелых заболеваний кровеносной системы, считают авторы двух исследований, опубликованных в журналах Nature и Cell. Такие болезни, как лейкемия, иммунодефицит и серповидно-клеточная анемия, при которой организм человека вырабатывает клетки крови серповидной формы, способные закупоривать сосуды, могут в будущем успешно лечиться с помощью новых методов создания нужных организму клеток крови. Сегодня пациенты с подобными заболеваниями, не имеющие подходящего донора, нуждаются в пересадке костного мозга или переливании пуповинной крови новорожденных младенцев, содержащей свежие стволовые клетки крови.В своих исследованиях ученые впервые выявили ключевые механизмы, играющие роль в формировании новых клеток крови и кровеносной системы из стволовых и показали, что критически важным для этих процессов является наличие биомеханического напряжения на клетки, создаваемого бьющимся сердцем. Эти работы объясняют любопытный факт, долгое время заводивший ученых в тупик - почему сердце эмбрионов, как у людей, так и у животных, начинает биться на очень ранних стадиях, задолго до того, как новый организм начинает нуждаться в собственном транспорте крови.Группа доктора Леонарда Зона из Бостонского детского госпиталя провела свою работу на эмбрионах популярной лабораторной рыбки данио рерио, чьи эмбрионы практически полностью прозрачны, а потому очень удобны для исследований. В своей работе ученые использовали клонированные эмбрионы рыбок, сердцебиение которых было сильно замедленно с помощью искусственно введенных генетических мутаций. Замедленная циркуляция крови в этих эмбрионах привела к значительно меньшему количеству новых стволовых клеток. В ходе дальнейшей работы ученые выяснили, что решающую роль в производстве новых стволовых клеток крови играет наличие в крови молекул оксида азота NO.Группа Джорджа Дэли, также работающего в Бостонском детском госпитале обнаружила, что касательное напряжение, создаваемое потоком жидкости текущей над поверхностью клеток, выстилающих зародышевую аорту, увеличивает синтез ключевых белковых молекул, необходимых для формирования клеток крови. Это же напряжение, как оказалось, приводит и к образованию клеток-предшественниц, из которых в последствии образуются специфические клетки крови - красные кровяные клетки, лимфоциты и другие.Группа Дэли также исследовала влияние сердцебиения на образование клеток крови, создав клоны эмбрионов мышей, сердце которых было полностью лишено способности биться. Формирование клеток предшественниц в таких эмбрионах, а также синтез белков, присущих стволовым клеткам крови, были сильно замедлены. Практически полностью его восстановить позволило касательное напряжение, приложенное к клеткам эмбрионов, после того, как они были извлечены и помещены в специальную лабораторную посуду."Наши наблюдения позволили выявить совершенно неожиданную роль биомеханических сил в развитии эмбрионов. Нам удалось установить важную связь между формированием сердечно-сосудистой и гематопоэтической (кроветворной) систем организма", - сказал профессор Гильермо Гарсия-Гардена из Гарвардской медицинской школы, соавтор публикации в Nature.