Сердце качает кровь по всему организму, чтобы обеспечить поступление во все клетки тела необходимого им кислорода и питательных веществ. Чтобы поставки кислорода были бесперебойными, в организме функционирует два круга кровообращения, а само сердце имеет сложное строение. Некоторые из наиболее важных структур в сердце – это клапаны, они предотвращают обратный поток крови, не давая артериальной и венозной крови смешиваться, и пропуская кровь только в одном, строго заданном направлении. Если кровь смешается, организм не получает необходимый кислород для нормального функционирования. Подобная проблема возникает при пороках сердца, затрагивающих клапаны, перегородки или крупные сосуды сердца.
Врожденные пороки: тяжесть проблемы
Среди детей наиболее распространенным дефектом сердечного клапана является стеноз аортального клапана, которым страдают около 70 миллионов человек по всему миру. При развитии порока две из трех створок срастаются, нарушая функцию клапана. Это ведет к сужению просвета аортального клапана, что называется аортальным стенозом. Это уменьшает или практически блокирует ток крови из левого желудочка сердца в большой круг. Долгие годы истинные причины порока оставались для ученых загадкой.
Недавнее исследование, проведенное учеными из Medical University of South Carolina США, определило одну из причин развития порока аортального клапана. Они связали мутацию в гене, который контролирует производство ресничек, расположенных на микротрубочках структур поверхности многих клеток с дефектом развития клапанов.
Исследование, которое было опубликовано 7 августа 2019 года в журнале Circulation, показало, что поражение и сужение аортального клапана связано с изменением строения ресничек, микро-структур в клеточной мембране.
Роль ресничек клеток
Реснички являются важными структурами организма. Большинство клеток содержат реснички, которые работают как антенны клеток, реагируя на изменения среды. Реснички состоят из мелких белков, называемых тубулином, которые связаны с телом клетки. Нити ресничек работают вместе, чтобы перемещать жидкости и молекулы внутри клеток. Еще 20 лет назад считалось, что реснички являются рудиментарными органеллами и не имеют функции, теперь определена их роль во многих патологиях.
Исследователи изучили гены более 2000 пациентов с аортальным стенозом и более 2700 здоровых пациентов. Наиболее выраженные различия были обнаружены в генах, которые важны для регуляции работы ресничек. В опытах на животных также было показано, что выключение гена, ответственного за работу ресничек, приводило к поражению клапанов сердца.
Полученные результаты
Исследователи дополнительно изучили свою концепцию на лабораторных мышах. Они обнаружили, что новорожденные мыши с двумя копиями дефектного гена быстро погибали, в то время как мыши с одной дефектной копией гена родились со стенозом аорты и проблемами с работой ресничек.
У людей со стенозом аорты выявлялись характерные осложнения, такие как кальцификация аортального клапана, которая усугубляет тяжесть стеноза. В экспериментах исследователи обнаружили, что у мышей с неработающим геном также развились аналогичные осложнения, а у некоторых даже разрастание корня аорты.
Это открытие может открыть путь для последующего исправления сердечных пороков или их прогнозирования у пар, имеющих неблагоприятную наследственность. Эксперименты продолжаются, ученые ищут способы исправлять дефект генов.
Ссылка на исследование:
Fulmer, D., Toomer, K., Guo, L., Moore, K., Glover, J., Moore, R., and all.// Defects in the Exocyst-Cilia Machinery Cause Bicuspid Aortic Valve Disease and Aortic Stenosis. // Circulation, 2019.