5 мая 2016 г. – Сеть передачи сигналов от клетки к клетке, которая служит таймером развития, может обеспечить основу для лучшего понимания механизмов, лежащих в основе болезни сердечного клапана человека, говорят ученые из Университета Орегона.
В исследовании, опубликованном в журнале Development, изучался процесс, называемый передачей сигналов Wnt / бета-катенин у мышей во время развития сердечного клапана. Команда UO показала, как процесс, который обеспечивает связь между клетками, обеспечивает скоординированное развитие стадий развития клапана.
«Понимание нормального развития – это первый шаг к выяснению того, что идет не так с болезнью», – сказал Крын Станкунас, профессор кафедры биологии и член Института молекулярной биологии, руководивший исследованием.
"Врожденные пороки клапанов сердца чрезвычайно распространены и могут иметь серьезные негативные последствия для здоровья человека, но их первопричины плохо изучены," он сказал. "Сначала мы хотели изучить, как клапан развивается нормально, с акцентом на выяснение того, как этот важнейший сигнальный путь функционирует на разных стадиях развития клапана."
До 5 процентов населения рождаются с аномальными сердечными клапанами. Клапанные дефекты часто наследуются внутри семьи, но, поскольку развитие клапана – это многоступенчатый процесс, в котором участвуют несколько типов клеток, исследователям было трудно точно определить, когда и где гены образования клапана обычно функционируют во время эмбрионального развития.
Исследователи из лаборатории Станкунаса создали новую линию генно-инженерных мышей, которые позволили им тщательно манипулировать активностью пути Wnt / бета-катенин во время эмбриогенеза.
"Этот сигнальный путь играет так много ролей в развитии, что, если мы подавим его глобально, мы можем увидеть вторичные дефекты, которые на самом деле не связаны с его ролью в клапанах," сказала Фернанда Босада, ведущий автор статьи и докторант биологии в лаборатории Станкунаса. "Наш трансгенный метод дает нам точный контроль над этим конкретным сигнальным процессом."
Хотя предполагалось, что этот сигнальный путь играет ключевую роль в формировании сердечного клапана, новое исследование раскрывает больше его вкладов.
Например, исследование опровергает давнюю модель, согласно которой этот путь напрямую вызывает процесс, известный как трансформация эндокарда в мезенхиму, которая генерирует первые клетки, которые заселяют сердечные клапаны. Команда показала, что вместо того, чтобы играть прямые инструктивные роли, этот путь обеспечивает переходы между различными стадиями развития клапана.
По словам Станкунаса, исследование подчеркивает важность выбора времени при разработке клапана. Поскольку в первую очередь формируются клапаны, передача сигналов Wnt / бета-катенина по существу запрограммирована на автоматическое включение и поддержку роста клеток. По мере накопления достаточного количества клеток сигнальный путь отключается, и клапаны перестают расширяться. Следовательно, регулировка размера клапана – это саморегулирующаяся система.
В дополнение к возможности нарушения клеточной передачи сигналов, которые влияют на переходные процессы развития, могут быть причиной врожденных пороков клапана, исследователи UO предполагают, что передача сигналов Wnt / бета-катенина может выполнять аналогичную временную роль в других развивающихся органах и болезненных состояниях.
По словам Станкунаса, это исследование может послужить источником информации для будущих трансляционных исследований в нескольких областях. Во-первых, это может указывать на улучшение диагностики врожденных пороков клапана. Во-вторых, знания о том, как природа контролирует рост клапанных клеток, могут быть применены для создания замещающей ткани сердечного клапана для терапевтического использования у людей.
"Это долгосрочная цель," он сказал. "Сначала нам нужно вдохновиться изучением того, как природа обычно формирует клапан, чтобы рационально разработать такие подходы к регенеративной медицине."