Учени създават най-подробната „карта“ на човешкото сърце

Н аскоро учените споделиха изображения на три от основните органи на човешкото тяло - детайлни както никога досега. На тях може да се види как клетките са подредени и взаимодействат.

Група учени създали най-подробните клетъчни изображения на човешкото сърце, включително специализираната тъкан, от която произлиза сърдечният ритъм.

Част от консорциума Human Cell Atlas, който има за цел да картографира всеки тип клетка в човешкото тяло, изследователи от няколко британски и германски института начертали осем региона на човешкото сърце и профилирали 75 различни клетъчни състояния, които поддържат сърцето в движение и помагат за защитата то от инфекции.

Картата не е нещо, което повечето от нас могат да оценят визуално. Това е по-скоро като молекулярен каталог на типове клетки и техните активни гени и може да помогне за разбирането на заболявания като тези, които засягат сърдечния ритъм.

Както можем да усетим в гърдите си, сърцето е мускул в постоянно движение и също така произвежда електрически импулси. Сърдечните контракции са резултат от колективното движение на клетките на сърдечния мускул, предизвикано от електрически импулси в така наречените пейсмейкърни клетки.

Тези клетки се намират най-вече в синоатриалния възел на сърцето, една част от сърдечната проводна система, която включва няколко други взаимосвързани възли и клетъчни снопове, които учените не разбират напълно.

„Сърдечната проводна система е критична за редовното и координирано биене на нашите сърца“, обяснява Джеймс Кранли, кардиолог, специалист по нарушения на сърдечния ритъм и съвместен водещ автор на изследването. "И все пак клетките, които го съставляват, са слабо проучени."

За да разгледат тези типове клетки по-подробно, Кранли и колегите му използвали методи за транскриптомия на една клетка, които дешифрират как генетичните инструкции, кодирани в ДНК, се четат в отделните клетки.

Те приложили тези методи към тъканни проби от 25 донорски сърца, които не били подходящи за трансплантация, но безценни за това изследване, което анализирало повече от 700 000 отделни клетки и ядра.

Чрез картографиране на различни клъстери от сърдечни клетки в множество донори, които иначе са здрави, екипът открил пейсмейкърни клетки в тясна връзка с глиалните клетки.

В синоатриалните и атриовентрикуларните възли и атриовентрикуларния сноп на сърцето изследователите открили глиални клетки, поддържащи сигнални процеси в клетките на пейсмейкъра.

Клетките на пейсмейкъра били „обвити“ във вретеновидни разширения на глиални клетки, като техните връзки наподобявали това как нервните клетки се събират в синапси.

Учените изследвали и външния слой на донорските сърца. Там открили имунни клетки, наречени плазмени клетки, и потвърдили, че те произвеждат антитела, за да предпазят сърцето от инфекции в близките бели дробове.

С миокарда, мускулната тъкан на сърцето, Кранли и колеги идентифицирали популация от клетки, които изглеждали особено чувствителни към стрес и възпаление.

Клетките имали много гени, кодиращи рецептори за възпалителни сигнални молекули, и показали високи нива на пептид, който е свързан със сърдечна недостатъчност.

„Чрез разбирането на тези клетки на индивидуално генетично ниво можем потенциално да разработим нови начини за подобряване на сърдечните лечения“, казва съвместният водещ автор Казумаса Канемару, изследовател на сърдечната геномика в Wellcome Sanger Institute в Обединеното кралство.

Нещо повече, изследователите категоризирали клетките на пейсмейкъра въз основа на типовете йонни канали, които те експресират, надявайки се, че техните открития могат да помогнат да се разбере какво се случва, когато системата за електрически импулси на сърцето не работи и защо някои сърдечни терапии не работят, както се очаква.

„Като цяло тези данни предоставят много специфична карта на гените и клетките на сърдечната система“, заключават изследователите.

Изследването е публикувано в Nature.