Выявлена метаболическая уязвимость, которая может нарушить развитие сердца

Сердце претерпевает значительные изменения в течение первых недель жизни. Исследователи Каролинского института показали, что ранее неизвестная метаболическая уязвимость в митохондриях может нарушить развитие сердца. Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, может улучшить наше понимание редких митохондриальных заболеваний, поражающих сердце.

Во время внутриутробного развития организм получает кислород и питательные вещества через плаценту. После рождения условия быстро меняются, поскольку доступность кислорода увеличивается, а питание поступает из грудного молока и позже из твердой пищи. В то же время сердце продолжает расти и созревать.

В новом исследовании исследователи изучали роль молекулы S-аденозилметионина (САМ) в этом переходе. САМ лучше всего известна своей ролью в химических модификациях ДНК, РНК и белков. Однако внутри митохондрий она также необходима для производства липоевой кислоты, молекулы, необходимой для функционирования нескольких важных метаболических ферментов.

Исследователи использовали генетически модифицированных мышей, у которых ген, кодирующий митохондриальный транспортер САМ, SLC25A26, был удален в сердечной и скелетной мышцах. Когда доступность САМ в митохондриях была снижена, процесс, известный как липоилирование, был серьезно нарушен.

Это нарушило ключевые метаболические пути и оставило сердце без важных строительных блоков, необходимых для роста и созревания. Клетки сердечной мышцы не развивались нормально, и у мышей развилась тяжелая кардиомиопатия.

«Наши результаты показывают, что доступность митохондриального САМ и липоилирование особенно важны для созревания сердца в раннем возрасте», говорит Анастасия Румянцева, постдокторант факультета медицинской биохимии и биофизики Каролинского института и первый автор исследования.

Исследователи заметили, что прогрессирование заболевания совпало с переходом от грудного молока к богатой углеводами твердой пище. Поэтому они изучили, может ли диетическое вмешательство повлиять на течение болезни.

Когда мышам давали диету, обогащенную триглицеридами со средней длиной цепи, типом жира, который их митохондрии еще могли использовать, обмен веществ и структура сердечной ткани несколько улучшились. Выживаемость также несколько улучшилась.

«Наши результаты предполагают, что может быть целесообразным изучить, можно ли использовать питательную поддержку, адаптированную к специфическому метаболическому дефекту, в качестве стратегии лечения. В то же время важно отметить, что преимущество было ограниченным и что результаты основаны на модели мыши», говорит Румянцева.

Исследователи надеются, что их результаты будут способствовать лучшему пониманию редких митохондриальных расстройств, поражающих сердце. Следующий шаг — изучить, существует ли та же метаболическая уязвимость в клетках сердца человека и у пациентов с сопутствующими митохондриальными заболеваниями.

Исследование также показывает, как требования сердца к энергии и метаболическим строительным блокам изменяются во время развития, и как нарушения в этих процессах могут иметь особенно серьезные последствия в уязвимые периоды в раннем возрасте.