Генетическая модификация у мышей имитирует укрепляющий сердце эффект физических упражнений

Ученые из Института рака Дана-Фарбер и Медицинского центра Бет Исраэл Диконесс (BIDMC), изменив один ген, воспроизвели у малоподвижных мышей эффект укрепления сердца, аналогичный двум неделям тренировок на выносливость.

Генетическая манипуляция стимулировала пролиферацию и увеличение клеток сердечной мышцы (кардиомиоцитов) у животных. Этот рост был сопоставим с изменениями у обычных мышей, которые плавали до трех часов в день, как сообщается в журнале Cell.

Хотя конкретно эту манипуляцию нельзя применить к людям, открытие может указать на будущую стратегию восстановления поврежденных сердец через регенерацию мышц.

Ключевое открытие: путь от упражнений к росту сердца

Исследователи впервые описали генетический триггер, который реагирует на физические упражнения и запускает молекулярный путь, стимулирующий рост кардиомиоцитов. У взрослых мышей, плававших 14 дней, сердце умеренно увеличилось — это доброкачественная гипертрофия, известная у людей как «сердце спортсмена».

Ученые сравнили молекулярные изменения при этой доброкачественной гипертрофии и при патологической (вызванной, например, сужением аорты у мышей, что имитирует порок клапана или гипертонию).

Роль транскрипционных факторов C/EPB-β и CITED4

Скрининг всех известных транскрипционных факторов выявил ключевую разницу:

• Активность фактора C/EPB-β была снижена у тренированных мышей.
• Активность фактора CITED4, напротив, была повышена.

Эксперимент подтвердил: искусственное снижение экспрессии C/EPB-β у обычных мышей повышало активность CITED4. В результате кардиомиоциты начинали делиться и увеличиваться в размерах, а сердечная мышца становилась похожей на мышцу мышей-«пловцов». У этих генетически модифицированных мышей также значительно улучшилась максимальная физическая работоспособность без каких-либо тренировок.

Защита от сердечной недостаточности

Важно, что снижение экспрессии C/EPB-β также защищало мышей от развития сердечной недостаточности, вызванной ограничением кровотока в аорте. Исследователи полагают, что более устойчивые кардиомиоциты сыграли важную роль в этой резистентности.

Клинические перспективы

Авторы считают, что изучение путей, влияющих на экспрессию белка C/EPB-β, или поиск препаратов, подавляющих его в сердце, могут иметь значительную клиническую ценность. Это открывает возможность создания терапии, имитирующей кардиозащитные эффекты физических упражнений для пациентов, которые не могут тренироваться.