Лише минулого тижня вчені подарували нам вишукані зображення трьох основних органів нашого тіла, деталізовані як ніколи раніше. Від мікрорайону кишкових клітин до архітекторів нового життя ми побачили, як клітини влаштовані та взаємодіють.
Тепер група вчених створила, як вони стверджують, найдетальніший каталог клітин людського серця, включаючи спеціалізовану тканину, з якої відбувається серцебиття.
Учасники консорціуму Human Cell Atlas , який прагне скласти карту кожного типу клітин людського тіла, дослідники з кількох британських і німецьких інститутів склали вісім областей людського серця та описали 75 різних станів клітин, які забезпечують рух серця та допомагають захистити його. це від інфекцій.
Карта – це не те, що більшість із нас може оцінити візуально. Це більше схоже на молекулярний каталог типів клітин та їхніх активних генів, і він може допомогти зрозуміти такі захворювання, як ті, що впливають на серцевий ритм.
Як ми можемо відчувати в грудях, що б’ються, серце — це м’яз, що рухається, і діють електричні імпульси. Серцеві скорочення є результатом спільного руху клітин серцевого м’яза , викликаного електричними імпульсами в так званих кардіостимуляторах .
Ці клітини кардіостимулятора здебільшого знаходяться в синоатріальному вузлі серця, одній з частин серцевої провідної системи , яка включає кілька інших взаємопов’язаних вузлів і пучків клітин, які вчені до кінця не розуміють.
«Система серцевої провідності має вирішальне значення для регулярного та скоординованого биття нашого серця», — пояснює Джеймс Кренлі, кардіолог, який спеціалізується на порушеннях серцевого ритму та провідний автор дослідження. «Проте клітини, з яких він складається, погано вивчені».
Для більш детального визначення цих типів клітин Кренлі та його колеги використовували методи одноклітинної транскриптомії, які розшифровують, як генетичні інструкції, закодовані в ДНК, зчитуються в окремих клітинах.
Вони застосували ці методи до зразків тканин із 25 донорських сердець, які не зовсім підходили для трансплантації органів, але були безцінні для цього дослідження, у якому проаналізовано понад 700 000 окремих клітин і ядер.
Визначивши чіткі кластери серцевих клітин у кількох донорів, які в іншому випадку були здоровими, команда виявила клітини кардіостимулятора, тісно пов’язані з гліальними клітинами .
Глія зазвичай підтримує нейрони в мозку та ширшій нервовій системі. Але в синоатріальному та атріовентрикулярному вузлах і атріовентрикулярному пучку серця дослідники виявили гліальні клітини, що підтримують процеси передачі сигналів у клітинах водія ритму.
Клітини кардіостимулятора були «огорнуті» веретеноподібними розширеннями гліальних клітин, їхні з’єднання нагадували те, як нервові клітини збираються разом у синапсах.
Дослідники також досліджували зовнішній шар сердець донорів. Там вони знайшли імунні клітини, які називаються плазматичними клітинами , і підтвердили, що вони виробляють антитіла , щоб захистити серце від інфекцій у легенях, що знаходяться поруч.
У міокарді, м’язовій тканині серця, Кренлі та його колеги виявили популяцію клітин, які виявляються особливо чутливими до стресу та запалення.
Клітини мали багато генів, що кодують рецептори для запальних сигнальних молекул, і експресували високі рівні пептиду, який був пов’язаний із серцевою недостатністю .
«Розуміючи ці клітини на індивідуальному генетичному рівні, ми потенційно можемо розробити нові способи покращення лікування серця», — говорить спільний провідний автор Казумаса Канемару, дослідник серцевої геноміки з Інституту Велкома Сенгера у Великобританії.
Крім того, дослідники класифікували клітини кардіостимулятора на основі типів іонних каналів, які вони експресують, сподіваючись, що їхні висновки допоможуть продовжити дослідження того, що відбувається, коли система електропроводки серця дає збій, і чому деякі серцеві терапії не працюють, як було задумано.
Іонні канали є клітинними воротарями, які пропускають заряджені молекули в клітину та з неї. Ця коротка поляризація запускає надзвичайно важливі електричні сигнали в клітинах кардіостимулятора, які запускають серце.
«Загалом ці дані створюють дуже специфічну карту генів і клітин [серцевої] провідної системи», — підсумовують дослідники .
