Экстракардиальные и интракардиальные предшественики для регенерации миокарда

Регенерация миокарда
Долгое время считалось, что клеточная репаративная регенерация миокарда невозможна, именно поэтому сердце не восстанавливает нормальную функцию после ишемического состояния. Известно, что практически все органы во взрослом организме имеют популяцию клеток-предшественников, способных к самообновлению и отвечающих за тканевый гомеостаз в норме и репарацию органа при повреждении.

Если в сердце не происходит восстановление своей структуры из-за отсутствия сколько-нибудь значимой популяции клеток-предшественников, то каким же образом сердце выполняет свою сократительную функцию десятилетиями?
В литературе имеются указания на две гипотезы, объясняющие длительное поддержание миокардом нормальной сократительной функции, посредством не внутриклеточных, а клеточных механизмов, каждая из которых имеет экспериментальные подтверждения
1 - вероятно, регенеративные процессы все-таки происходят в миокарде за счет резидентных клеток, которые могут вступать в митотический цикл уже во взрослом организме при повреждении, или слияния клеток-предшественников с существующими КМЦ.
2 - за счет хоуминга циркулирующих прогениторных клеток из КМ, что было показано при пересадке женского донорского сердца мужчине с последующим выявлением локализации КМЦ, несущих Y-хромосому, и этих же клеток в коронарных сосудах в пересаженном сердце . Т.е. клетки реципиента мигрировали и приживались в донорской ткани, формируя эндотелий и гладкомышечные клетки сосудов.

- циркулирующих в крови клеток-предшественников, коммитированных в соответствующем кардиомиоцитарном направлении;
- реплицирующихся предсуществующих КМЦ [предшественников КМЦ, оставшихся в миокарде после эмбриогенеза, или стволовых клеток сердца];
- сочетанием двух вышеуказанных механизмов, а также слиянием клеток-предшественников с миоцитами сердца.
Таким образом, клетки, способные дифференцироваться в КМЦ во взрослом сердце предположительно могут брать свое начало из:

Резидентные сердечные стволовые клетки
В сердце человека и других видов млекопитающих было идентифицировано несколько кластеров выживших резидентных сердечных стволовых клеток, или клеток-предшественников. Необходимы эксперименты, связанные с отслеживанием клеточных линий, чтобы точно определить происхождение данных клеток (экстракардиальное или интракардиальное). Их истинная роль в миокардиальном гомеостазе на протяжении жизни человека неизвестна; несмотря на то, что они обладают высоким пролиферативным потенциалом, его недостаточно для компенсации обширного повреждения, возникающего, например, при остром ИМ.

Концепция универсальности положительного эффекта, которая прослеживалась в экспериментах на животных и клинических исследованиях, за исключением нескольких недавних рандомизированных исследований с противоречивыми результатами. ЛЖ — левый желудочек; ФВЛЖ — фракция выброса левого желудочка; ИМ — инфаркт миокарда.

Схематическая иллюстрация потенциально благоприятных механизмов, лежащих в основе клеточной репаративной или клеточной регенеративной терапии. На сегодняшний день подходы сместились от непосредственных клеточных эффектов, вызывающих трансдифференциацию в кардиомиоциты, к цитокино-паракринным гипотезам. Основа современных гипотез состоит в том, что трансплантированные клетки или факторы, развившиеся в культуральной среде, активируют ангиогенез, уменьшают воспаление, улучшают метаболическую модуляцию и уменьшают апоптоз, что приводит к стимуляции репаративных и кардиопротекторных эффектов, а не к собственно регенерации миоцитов.

Скелетные миобласты
Скелетные миобласты являлись первыми клетками, вводившимися в ишемизированный миокард путем инъекции. Несмотря на сообщения об улучшении функции левого желудочка и уменьшении его объема (вероятно, из-за механического эффекта), практически нет доказательств того, что данные клетки способны трансдифференцироваться в кардиомиоциты. Кроме того, функция левого желудочка улучшается ненадолго, к тому же не наблюдается электрической интегрирации вышеупомянутых клеток в миокард, что может повышать риск аритмий.

Открытие 2012 года.
Ученые Университета штата Пенсильвания стали на шаг ближе к решению проблемы регенерации внутренних органов, разработав процесс создания из стволовых клеток внешнего слоя сердца - эпикарда.
«В 2012 году мы обнаружили, что если воздействовать на стволовых клетки человека химическими веществами, которые последовательно активируют и ингибируют сигнальный путь Wnt, они становятся клетками миокарда, сердечной мышцы», — говорит Сяоюнь Лянь, руководитель исследования.
Сигнальный путь Wnt — это последовательность молекул, которая служит для передачи информации, в данном случае, отвечает за дифференцировку клеток.
Открытие заключается в том, что удалось понять, какую именно информацию нужно передать прогениторным клеткам сердца (запрограммированным на превращение в определенный тип клеток), чтобы создать из них клетки эпикарда, а не клетки миокарда. Это достигается путем активации клеточного сигнального пути Wnt.