Американские ученые смогли продлить срок годности донорских сердец, добавив в привычный раствор для перфузии сердца известный неврологический препарат — вальпроевую кислоту. Вещество защитило белки клеточного ядра и улучшило работу гена, который необходим для выработки противовоспалительных и антиоксидантных молекул в сердце мышей, свиней и человека. Статья опубликована в журнале Science Translational Medicine.
Трансплантация сердца — самый эффективный, а иногда единственный способ лечения сердечной недостаточности. К сожалению, спрос на донорские сердца намного превышает предложение. Более того, менее половины потенциальных доноров становятся настоящими донорами. Срок жизни извлеченного органа очень короткий, — всего через четыре часа хранения сильно вырастают риски того, что сердце будет непригодно для пересадки. Это накладывает серьезные географические ограничения, а чтобы увеличить время для транспортировки, используются камеры-холодильники и перфузия — имитация кровообращения в сердце.
Повреждение сердца при транспортировке связано с недостатком кислорода и, как следствие, с изменением структуры связанных с ДНК белков — гистонов. Из-за дефицита кислорода снижается ацетилирование гистонов, — это приводит к уменьшению экспрессии противовоспалительных и защитных генов, и накоплению вредных продуктов обмена.
Команда медиков под руководством Пола Танга (Paul C. Tang) из Мичиганского университета нашли способ замедлить деацетилирование гистонов. Они использовали одно из свойств вальпроевой кислоты — способность ингибировать ферменты-деацетилазы и, таким образом, сохранять гистоны в ацетилированном состоянии. Вальпроевая кислота широко применяется в неврологии и давно доказала свою безопасность. Кроме того, она хорошо растворяется в воде, и поэтому ее легко было добавить к обычному раствору для перфузии донорских сердец.
Улучшение ацетилирования гистонов сильнее всего повлияло на ген IRG1. Этот ген отвечал за выработку противовоспалительного и антиоксидантного вещества итаконата. В свою очередь, итаконат снижал концентрацию сукцината — одного из главных повреждающих продуктов обмена в сердце, а также активировал множество других защитных молекул.
Чтобы оценить действие вальпроевой кислоты после трансплантации, ученые выполняли пересадки сердец у мышей. Благодаря обработке вальпроевой кислотой в крови у животных снижался уровень тропонинов — основных маркеров повреждения сердца и других признаков воспаления.
Медики изучили влияние вальпроевой кислоты на сердца мышей, свиней и человека через 0, 4, 8 и 18 часов хранения. Заметное повышение ацетилирования гистонов наблюдалось при содержании вальпроевой кислоты в количестве десяти миллимоль и консервации в течение четырех или десяти часов. По сравнению с органами, которые содержались в обычном растворе, у свиней вальпроевая кислота улучшала сердечный выброс на 25 процентов после четырех часов консервации и на 100 процентов после десяти часов консервации. А у мышей после пересадки вещество увеличивало сократительную способность сердца на 265, а способность расслабляться на 250 процентов.
Вальпроевая кислота повышала ацетилирование гистонов и продливала время жизнеспособности трансплантата. Безусловно, предстоит еще много проверок, прежде чем такой метод можно будет внедрить в пересадку человеческих сердец. Возможно, вальпроевая кислота увеличит число удачных пересадок и позволит перевозить донорские органы на дальние расстояния.
Потребность в человеческих донорских органах настолько велика, что ученые ищут способы получать органы от животных. Недавно американские врачи пересадили двум пациентам генно-модифицированные свиные сердца. А канадские ученые нашли способ превратить донорские легкие в универсальный трансплантат, изменив группу крови.