Саморазрушение клеток сердца
В организме человека есть три вида мышц: 1) скелетная мускулатура, 2) гладкие мышцы, 3) сердечная мышца (миокард). Несмотря на определённые различия в строении и функционировании этих мышц, все они имеют много общего: их клетки содержат особые белки (актин и миозин), которые, взаимодействуя между собой, уменьшают длину мышечной клетки (миоцита), что обуславливает сокращение всей мышцы. Если постепенно увеличивать нагрузку на мышцу, то она, приспосабливаясь к величине нагрузки, будет наращивать свою массу путём повышения объёма каждой мышечной клетки без изменения их количества. Это явление называется гипертрофией. Для скелетной мускулатуры гипертрофия практически всегда имеет положительное значение, чего нельзя сказать о гипертрофии миокарда.
Дело в том, что при гипертрофии миокарда резко снижается доставка кислорода и питательных веществ в цитоплазму клеток сердца (миокардиоцитов). Учитывая то, что миокард работает постоянно и не имеет времени на отдых, при его гипертрофии возникает кислородное голодание, нарушается синтез и формирование белков в миоцитах сердца, резко снижается образование энергии. Сократительная способность миокарда при этом резко ухудшается и возникает сердечная недостаточность, то есть сердце не может обеспечивать доставку необходимого количество крови в ткани организма.
Гипертрофия миокарда вызывается целым рядом факторов: артериальной гипертензией, пороками сердца, гормональными расстройствами, длительным стрессом, воздействием на сердце вредных химических факторов и т.д. Постепенно при гипертрофии миокарда возникает расширение камер сердца (дилатация), которое пагубно влияет на работу миокарда и уменьшает его способность перекачивать кровь.
Гипертрофия миокарда, к большому сожалению, приводит пациентов на больничную койку. По данным американских учёных, смертность, обусловленная изменениями в сердце, вызванными гипертрофией миокарда, увеличивается каждые пять лет на 50%. [1]. Несмотря на то, что данная патология миокарда обязательно вызывает развитие сердечной недостаточности, механизмы этого процесса изучены недостаточно.
Здесь следует остановиться на особенности обмена веществ в миокардиоцитах. В этих клетках происходит беспрерывное обновление белков и целого ряда важных веществ, а также органелл, особенно митохондрий. Для своевременного освобождения клеток от «отработанных» белков и других веществ, в миокарде существует особый процесс — аутофагия, то есть самостоятельное разрушение молекул, органелл и частей клетки и последующее поглощение образовавшихся при этом компонентов. Если бы не было аутофагии, то клетки сердца не могли бы активно приспосабливаться (адаптироваться) к условиям дефицита кислорода и питательных веществ, а также они были бы подвержены токсическому воздействию целого ряда продуктов, образующихся в ходе обмена веществ. Иными словами аутофагия регулирует процессы обновления органических молекул и органелл в клетках миокарда.
Однако учёные заметили, что аутофагия имеет и целый ряд отрицательных последствий. В частности, было выявлено её участие в развитии многочисленных нарушений состояния мышечной ткани при заболеваниях скелетных мышц (миопатия, миодистрофия), и других тканей организма. При этом практически ничего не было известно о том, как влияет аутофагия на развитие гипертрофии сердечной мышцы и сердечной недостаточности.
Группой учёных из США под руководством Hongxin Zhu [2] были исследованы особенности развития аутофагии в миокарде экспериментальных животных при нарушении кровотока (при гипертензионном и гемодинамическом стрессе). Изучая работу гена beclin 1 (Becn1), отвечающего за механизмы аутофагии, учёные установили, что при увеличении нагрузок на миокард и развитии гипертрофии активизируются процессы аутофагии, которые не способны компенсировать изменения в ткани сердечной мышцы и обуславливают значительные нарушения её состояния и функции. В результате этого в мышце сердца начинают образовываться элементы соединительной ткани, значительно ухудшающие сократительную способность миокарда и приводящие к сердечной недостаточности.
Таким образом, установлено, что аутофагия играет важную роль в развитии сердечной недостаточности при гипертрофии миокарда. Это заставляет по-иному посмотреть не только на принципы предупреждения заболеваний сердца, но и на разработку новых препаратов для их лечения.
Источники:
[1] Circulation. 115: 69-171 (2007)
[2] J. Clin. Invest. 117:1782-1793 (2007)
«Медтраст».
