Учёные составили первый атлас здорового человеческого сердца

Здоровое сердце бьется около двух миллиардов раз в течение всей жизни, благодаря слаженному взаимодействию более 10 000 белков. Исследователи из Института биохимии им. Макса Планка (MPIB) и Германского центра сердца в Мюнхенском техническом университете (TUM) определили, какие и сколько отдельных белков присутствуют в каждом типе клеток. Благодаря чему удалось составить первый атлас здорового человеческого сердца, известный как сердечный протеом. Атлас призван облегчить определение различий между здоровыми и больными сердцами в будущем.

Белки — молекулярные машины клеток, и они выполняют ряд функций. Они производятся клетками на основе «чертежей», хранящихся в их ДНК. Изменения, происходящие на уровне ДНК или белка, могут приводить к нарушениям. Чтобы такие изменения были признаны в качестве основных причин сердечных заболеваний, важно точно знать, какие белки присутствуют в здоровом сердце и в каких количествах.

Белки на карте сердца

Первый такой белковый атлас сердца был недавно опубликован в Nature Communications исследовательской группой из Мюнхена. Ученые определили белковый профиль клеток во всех областях сердца. Кроме того, они исследовали белковый состав в трех разных типах клеток сердца: сердечных фибробластах, гладкомышечных клетках и эндотелиальных клетках. Таким образом, исследователи смогли отобразить распределение белков по всему сердцу. Используя масс-спектрометрию, они идентифицировали почти 11 000 сердечных белков.

Предыдущие исследования были сосредоточены главным образом только на отдельных типах клеток или использовали ткани из пораженных сердец. «У этого подхода есть две проблемы, — говорит ведущий автор исследования Софи Куклар из MPIB. — Во-первых, результаты не дали полной картины сердца во всех его областях и тканях, а во-вторых, сравнительные данные о здоровых сердцах часто отсутствовали. Наше исследование устранило обе проблемы. Теперь данные можно использовать в качестве ссылки для будущих исследований «.

«Глядя на белковый атлас человеческого сердца, вы можете видеть, что все здоровые сердца работают очень похожим образом. Мы измеряли сходные белковые композиции во всех регионах с небольшими различиями между ними», — говорит она. Исследователи также с удивлением обнаружили, что правая и левая половины сердца схожи, несмотря на то, что они имеют совершенно разные функции.

Больной против здоровой: выявление различий

На следующем этапе команда учёных планировала проверить, могут ли данные из здоровых сердец служить в качестве основы для обнаружения изменений в больных сердцах. Они сравнивали свои значения с сердечными протеомами пациентов с фибрилляцией предсердий, очень распространенным ритмическим расстройством сердца. Результаты показали, что ткань пораженных сердец была наиболее различной в белках, ответственных за подачу энергии в клетки.

Сравнение дало еще один интересный вывод: хотя белки, участвующие в энергетическом метаболизме, были изменены у всех пациентов, эти изменения различались между индивидуумами. «Эти данные показывают нам, насколько важна персонализированная медицина. Хотя у всех пациентов были очень похожие симптомы, из данных видно, что в каждом случае была ответственна другая молекулярная дисфункция. Нам нужно научиться распознавать и лечить такие индивидуальные различия, особенно в кардиальной медицине», — говорит адъюнкт-профессор Маркус Крэйн, заместитель директора департамента сердечно-сосудистой хирургии Немецкого центра сердца в Мюнхене в TUM.

Почти 11 000 белков менее чем за два дня

Вместе со своими коллегами в Отделе сердечно-сосудистой хирургии Крэйн собрал более 150 образцов тканей из более чем 60 операций на сердце. Используя сложные методы клеточной культуры, учёные смогли извлечь различные типы клеток. Это большое количество сердечного материала было решающим фактором для изучения отдельных областей сердца с такой точностью. Профессор Маттиас Манн, руководитель группы Proteomics and Signal Transduction в MPIB, и его команда провели обширные масс-спектрометрические измерения. Благодаря достижениям в области масс-спектрометрии и обработки образцов, исследователи открыли путь к персонализированной медицине.

Источник: Medical Xpress