Пламенный насос. Естественная история сердца - Билл Шутт

«Так что, когда мы увидели змеиную кровь, похожую на молоко, – сказала она, – я удивилась, почему у них не было никаких симптомов сердечных заболеваний, ведь их сердца, должно быть, заполнены жиром».

Но дальнейшее исследование показало, что сердца насытившихся питонов отнюдь не наполнены жиром. На самом деле в их сердцах было меньше жира, чем натощак. В конце концов исследовательская группа выяснила почему.

«Для нас с вами, – сказала Лейнванд, – или даже для здорового грызуна жир – это топливо, и он сжигается. Когда у вас начинаются сердечные заболевания, вы перестаете сжигать жир, и он накапливается в сердце».

Но у питонов происходит нечто другое. Организм питона на потребление суперогромного обеда реагирует так, что сердце превращается в машину для сжигания жира. Одновременно оно увеличивается в размерах, но не патологическим образом, что, учитывая своеобразные привычки питания животного, было бы неадаптивным. Лейнванд задумалась, что именно в физиологии змеи позволило ее сердцу развиваться подобно сердцу спортсмена, а не лежебоки.

Исследователи определили, что триггерным веществом для резкого увеличения размера сердца был жир в крови – точнее, три жирные кислоты, которые естественным образом содержатся в пище. Это миристиновая кислота, пальмитиновая кислота и пальмитолевая кислота. Люди принимают их в качестве пищевых добавок, например в виде рыбьего жира (кардиолог Патрик Макбрайд, вероятно, скорчил бы сейчас рожу).

Лейнванд и ее команда доказали роль жирных кислот, вводя эти три вещества голодающим змеям. В каждом случае их сердца увеличивались в размерах, как будто змеи недавно ели. Те же три вещества действовали и на мышей, чьи сердца в ответ увеличивались в размерах так же, как и сердца мышей, которые тренировались в течение нескольких недель без добавки жирных кислот. И, что примечательно, как у мышей, так и у змей натощак сердца сохраняли нормальные анатомические пропорции, а не демонстрировали увеличение, вызванное болезнью. Вы помните, что при патологическом увеличении сердца рост миокарда не отражается на увеличении объемов предсердий и желудочков. Наконец – и обнадеживающе – не обнаружилось никаких доказательств того, что коктейль из жирных кислот запускает механизмы каких-либо заболеваний.

Хотя первоначальные результаты были поразительными, ясно, что еще предстоит проделать значительный объем работы. На следующем этапе исследований Лейнванд проверит жирную кислоту на более крупных животных моделях сердечных заболеваний. Есть надежда, что каждый из этих шагов приблизит ученых к их реальной цели.

«В конечном счете, – сказала мне Лейнванд, – мы с коллегами надеемся использовать то, что узнали, не в качестве замены упражнений для здоровья сердца, а, например, в тех случаях, когда пациенты, страдающие сердечными заболеваниями, не могут заниматься спортом, и тогда терапевтическая альтернатива может предложить им более здоровое сердце и более долгую жизнь».

И, уже основав биомедицинскую компанию, Лесли Лейнванд надеется, что однажды она превратит продажи змеиного жира в хороший карьерный выбор. Это стало ясно в 2017 году, когда ученая получила премию Американской ассоциации кардиологов за выдающийся вклад в область здоровья сердца.

Чтобы изучить совершенно иной подход к регенерации сердца, я посетил Гаральда Отта, исследователя из Гарвардского института изучения стволовых клеток. Отт с коллегами участвуют в амбициозном проекте: выращивать человеческие сердца и, возможно, другие органы из стволовых клеток.

Большая часть из примерно 200 типов клеток, обнаруженных в человеческом теле, размножаясь, в результате создают идентичную клетку. Мышечные клетки производят больше мышечных клеток, жировые клетки (адипоциты) производят больше жировых клеток и так далее. Однако стволовые клетки иные: если создать им подходящие условия, они могут производить различные типы клеток. Все же у большинства стволовых клеток есть ограничения. Например, стволовые клетки крови могут производить только другие клетки крови. Но эмбриональные стволовые клетки особенные, потому что их можно стимулировать к производству клеток любого типа (поэтому их называют «плюрипотентные»[133]). Их можно добывать из нескольких мест – например из пуповины или из эмбрионов, хотя последний вариант достаточно спорный. Однако благодаря плюрипотентности они невероятно ценны для исследователей, занимающихся терапией стволовыми клетками, которая направлена на лечение больных или плохо функционирующих органов не путем трансплантации, а путем выращивания их из стволовых клеток.

– Так почему же необходимо создавать человеческие сердца? – спросил я Отта, который находится на переднем крае уникальной области исследований стволовых клеток.

Он объяснил, что медицина стала действительно хороша в решении острых проблем, например травматических повреждений или таких заболеваний, как пневмония. В результате все больше людей выздоравливают после этих острых событий и многие из них доживают до глубокой старости – возраста, когда органы начинают разрушаться.

– Некоторые ткани, например печень или кости, имеют встроенные системы регенерации, – сказал мне Отт. – Но многие органы [скажем, сердце] не обладают способностью к самовосстановлению.

Поначалу это не составляет большой проблемы, так как некоторые из этих органов, к примеру легкие, имеют запас дополнительных клеток. Но этот резерв способен иссякнуть.

– Предельная недостаточность функции органов – это глобальная эпидемия, затрагивающая миллионы людей, – сказал Отт. – То есть, вместо того чтобы погибать в автомобильных авариях, от пневмонии или других проблем, миллионы людей становятся все старше и старше и накапливают обширные повреждения, которые приводят к ухудшению функций.

В результате в последнее время в медицинском исследовательском сообществе произошел серьезный сдвиг в направлениях. Если на протяжении большей части XX века целью было восстановление поврежденных тканей и органов, то сейчас значительные усилия сосредоточены на построении таких органов, как сердце, почки и поджелудочная железа, чтобы заменить оригинальное, но вышедшее из строя оборудование пациентов.

Впервые Отт оказался привлечен к исследованиям стволовых клеток благодаря работе кардиолога Дорис Тейлор в Университете Миннесоты в середине – конце 2000-х годов. Первоначально ее исследования были сосредоточены на восстановлении функции сердца путем пересадки стволовых клеток в сердца подопытных кроликов, перенесших острый инфаркт миокарда. Во время работы Отта в лаборатории Тейлор они выявили, что простое введение клеток в поврежденное сердце недостаточно эффективно и что им нужно будет регенерировать трехмерные структуры, а не просто чинить их. С тех пор Тейлор продолжала свою работу, в конечном итоге став руководителем направления регенеративной медицины в Техасском институте исследования сердца. Тем временем Отт получил место в отделении кардиоторакальной хирургии в Массачусетской больнице общего профиля и должность преподавателя хирургии в Гарвардской медицинской школе.