Исследователи из отдела интегративной биологии и физиологии Университета Миннесоты и Института сердца Лиллехея использовали молекулярную генную инженерию для оптимизации работы сердца в моделях диастолической сердечной недостаточности, создав оптимизированный белок, который может помочь в быстром расслаблении, подобном быстро сокращающимся мышцам.
В клетках сердца кальций играет важную роль в обеспечении нормальной работы сердечного насоса. Однако при диастолической недостаточности процесс передачи сигналов кальция замедляется; уровень кальция повышается до пика, необходимого для сжимающего действия сердца, но затем не падает достаточно быстро для периода эффективного расслабления – состояние, известное как диастолическая сердечная недостаточность.
Исследователи из университета смогли определить определенный белок, парвальбумин, который помогает в быстром расслаблении быстро сокращающихся мышц в природе, и оптимизировать его, чтобы он стал кальциевой губкой для сердечной мышцы. В результате оптимизированный белок ParvE101Q впитывает избыток кальция в определенный момент, позволяя сердцу эффективно расслабиться после сокращения.
Прогресс предлагает солидный концептуальный шаг вперед в решении загадки диастолической сердечной недостаточности. Следующим шагом будет определение наилучшего механизма доставки небольших молекул или генов для белка, что должно позволить использовать открытие в клиниках.
Их подход изложен в последнем выпуске журнала Nature Medicine.
"В природе существуют уникальные организмы, которые, как известно, способны быстро сокращать и расслаблять мышцы," сказал Джозеф М. Мецгер, доктор философии.D., Профессор Медицинской школы Университета Миннесоты и заведующий кафедрой интегративной биологии и физиологии. "Мы надеялись, что исследования и открытия помогут определить, что продвигает эту высокоэффективную деятельность, чтобы мы могли использовать ее для использования в сердце. Мы обнаружили, что наш оптимизированный вариант парвальбумина может выполнять эту роль при лечении диастолической сердечной недостаточности."
По словам Мецгера, который также служит Морисом Б. Visscher Endowed Chair in Physiology, механизм губки работает как временное депо для кальция по его нормальному пути. Повышает продуктивность в фазе расслабления сердечного цикла, не оказывая отрицательного воздействия на фазу сокращения.
Если им удастся разработать идеальную систему доставки оптимизированного белка, исследователи полагают, что они, возможно, нашли уникальное клиническое применение для лечения диастолической сердечной недостаточности. Сердечная недостаточность является обычным убийцей как мужчин, так и женщин по всей стране, и частота сердечной недостаточности увеличивается с возрастом нашего населения и с увеличением выживаемости после выздоровления после первого сердечного приступа.
"Частота сердечных заболеваний и сердечной недостаточности растет, особенно с возрастом нашего населения. Мы надеемся, что такое открытие однажды поможет проложить путь к лучшему способу лечения пациентов," сказал Мецгер.