Біологія
Біологія

Нововідкриті гліальні клітини серця виявилися регуляторами серцебиття

Американські дослідники відкрили новий тип клітин у серці тварин та людини, що належать до групи гліальних. Як показали досліди з ембріонами рибок, серцеві гліальні клітини беруть участь у регуляції частоти та ритму серцевих скорочень. Наступні вивчення цих клітин можуть допомогти краще зрозуміти та лікувати вроджені хвороби серця, які супроводжуються розладами серцебиття. Стаття опублікована в журналі PLOS Biology.

Серцева тканина даніо реріо (червона), на якій помітні нейрони (сині) та подібні на астроцити гліальні клітини (зелені). Nina L. Kikel-Coury / Smith Lab / University of Notre Dame

Серцева тканина даніо реріо (червона), на якій помітні нейрони (сині) та подібні на астроцити гліальні клітини (зелені). Nina L. Kikel-Coury / Smith Lab / University of Notre Dame

Що це за гліальні клітини?

Гліальними називають допоміжні клітини нервової системи, які разом називають глією. Вони виконують важливу роль, створюючи придатне для функціонування нейронів мікросередовище. Серед функцій глії є забезпечення опори нейронам, постачання до них поживних речовин, сприяння комунікації між ними та їх захист. Різні типи глії наявні й добре вивчені в центральній нервовій системі, тобто головному та спинному мозкові. Між тим, розгалужена мережа нейронів присутня і в периферичній нервовій системі, сукупності нервів, які розташовані поза центральною нервовою системою та контролюють всі органи організму. Гліальні клітини периферичної нервової системи, які можуть регулювати роботу її нейронів, маловивчені. Раніше схожі на них клітини виявляли у селезінці, підшлунковій залозі, легенях та шкірі. Також у серці помічали властиві гліальним клітинам процеси. Зокрема, дослідження вказує, що після хірургічного втручання на серці, частина з його клітин експресує маркери астроцитів — одного з типів гліальних клітин центральної нервової системи. Тому науковці з Університету Нотр-Дам вирішили дослідити статус глії в серцевій тканині.

Як шукали в серці гліальні клітини?

Вчені обрали комбінований підхід для більш повного опису клітин серця. Досліди проводили на зручних у вивченні рибках даніо реріо та мишах, а також на людських серцевих тканинах для порівняння. Зокрема вони провели покадрову зйомку за допомогою конфокальної мікроскопії, щоб отримати якісні тривимірні зображення клітин і їхньої структури. Крім цього, провели «картування долі» (fate mapping) клітин зародків людини, яке дає змогу визначити походження окремих клітин та тканин дорослого організму. Зрештою, вчені застосували генну інженерію на даніо реріо, щоб з'ясувати роль окремих клітин серця.

Що знайшли у серці тварин?

Дослідники справді виявили в серцевій тканині гліальні клітини, які експресують одразу кілька маркерів астроцитів. Ця популяція клітин виявилася присутньою в представників усіх трьох досліджуваних видів — риб, мишей та людини. Її назвали зв'язувальною глією (nexus glia), оскільки в дорослих ці клітини формують мережеву систему з нейронами та взаємодіють із їхніми синапсами. Як показує вивчення ембріональних тканин, клітини серцевої глії походять із клітин нервового гребеня зародка, які згодом мігрують до серця, де починають диференціюватися.

Досліди на тваринах дають змогу припустити, що відкриті клітини беруть участь у регуляції серцебиття. При вилученні клітин із усього серця, вихідного тракту або шлуночка в ембріонів піддослідних рибок спостерігалася аритмія з прискореним серцебиттям, яке в людей зазвичай описують як шлуночкова тахікардія. Стан може призводити до небезпечної для життя фібриляції шлуночків, коли останні не можуть ефективно скорочуватися та прокачувати через себе кров, з ризиком зупинки серця. Також генетична мутація, за якої порушується розвиток зв'язувальної глії, призводила до розладів ритму серцебиття.

Тож вчені виявили нову групу клітин у серці, які демонструють роль регуляторів частоти та ритмічності серцевих скорочень принаймні під час ембріонального розвитку. Поки що невідомо, чи таку саму роль відіграють клітини серцевої глії в мишей та людей, як у рибок — це вимагає проведення додаткових досліджень. Але автори припускають, що відкриті ними клітини можуть бути причетними до низки вроджених серцевих захворювань, які супроводжуються порушеннями ритму та частоти скорочень серця.