Впервые ученые из Университета штата Огайо разработали новые рецепторы кальция для сердца, чтобы регулировать силу сердцебиения на модели животных. Исследование опубликовано в Интернете в журнале Nature Communications.
Команда, возглавляемая Джонатаном Дэвисом, адъюнкт-профессором и биофизиком из Исследовательского института сердца и легких Дэвиса при Государственном университете штата Огайо, разработала подход к белковой инженерии, изменяя способность сердца реагировать на кальций, который является сигналом к сокращению. Их исследование с использованием модифицированной версии тропонина C (TnC L48Q) показало, что он может улучшить или терапевтически сохранить функцию сердца и сердечно-сосудистую систему у мышей без вредных эффектов, которые обычно наблюдаются с другими агентами, которые увеличивают сокращение сердечной мышцы.
"По сути, это похоже на настройку радиоприемника для настройки на музыку, которую вы хотите услышать. Если вы не настроите радио или приемник, сигнал просто пройдет незамеченным," Дэвис сказал. "Когда мы модифицируем или настраиваем рецептор, он может получить правильное сообщение, чтобы сообщить сердечной мышце, насколько тяжело сокращаться."
Дэвис говорит, что большинство заболеваний сердечной мышцы связаны с проблемами сокращения. Многие стратегии увеличивают сигнал кальция для улучшения сердечных сокращений. Однако они делают это за счет других функций. Это может вызвать негативные побочные эффекты, такие как аритмии и гибель клеток, и в конечном итоге увеличить смертность.
Команда исследовала TnC L48Q при распространенной патологии сердца – инфаркте миокарда или сердечном приступе. По сравнению с контрольной группой с инфарктом, мыши TnC L48Q имели лучшую сердечную функцию и показатели сердечно-сосудистой системы. Также не было признаков застойной сердечной недостаточности или повышенной смертности, оба из которых наблюдались в контрольной группе.
При оценке долгосрочных эффектов и терапевтического потенциала TnC L48Q исследователи наблюдали устойчивое и значительное улучшение функции сердца, сердечно-сосудистой системы и значительно меньшее пагубное ремоделирование по сравнению с контрольной группой. Это привело к лучшему выживанию.
"Долгое время предполагалось, что изменение рецептора будет неэффективным, что лучше изменить сигнал кальция. Мы видим убедительные доказательства, что это не так. Изменение рецептора кальция имеет более значительный и безопасный эффект," сказал Викрам Шеттигар, ведущий автор исследования.
Ученые сообщают, что эти результаты были достигнуты путем замены лишь небольшого количества исходного рецептора TnC с помощью генной терапии. Это повышает вероятность того, что эта стратегия станет жизнеспособным и индивидуализированным вариантом лечения в будущем.
Более того, Дэвис считает, что эти открытия могут открыть дверь для новых методов лечения сердечных заболеваний. В предыдущей работе in vitro команда настроила несколько рецепторов TnC, предназначенных для борьбы с различными сердечными заболеваниями. Команда также работает над разработкой других рецепторов кальция для различных заболеваний, таких как высокое кровяное давление и сердечная аритмия. Например, в продолжающихся исследованиях на животных моделях Дэвис сказал, что есть ранние признаки того, что универсальный рецептор, кальмодулин, также может быть настроен без каких-либо побочных эффектов.
Затем исследователи намерены протестировать сконструированные рецепторы TnC на моделях крупных животных.