Рыба под названием микижа, или радужная форель (Oncorhynchus mykiss) способна легко приспосабливаться к различным температурным условиям. Секрет её "универсальной" акклиматизации сложен и просто одновременно: рыба "регулирует" размеры сердца.
В холодных водах сердце микижи становится больше за счёт увеличения белка коллагена во внеклеточном матриксе миокарда (мышечного среднего слоя сердца). В тёплых водах наблюдается противоположный эффект.
Такое явление называют ремоделирующим ответом; у млекопитающих за него отвечает трансформирующий фактор роста бета-1 (TGF-β1). Это белок, контролирующий пролиферацию (разрастание ткани), клеточную дифференцировку и другие функции в большинстве клеток. Оказалось, что и у рыб он работает по схожему механизму.
Секрет радужной форели раскрыли исследователи из Гуэлфского университета в Канаде – профессор Тодд Гиллис (Todd Gillis) совместно с аспиранткой Элизабет Джонстон (Elizabeth Johnston). И – что самое главное – это открытие может быть использовано при лечении различных заболеваний сердца у людей.
"Рыбы "сбрасывают" коллаген летом, тем самым приспосабливаясь к широкому диапазону температур", — рассказывает Гиллис. Понимание того, как это происходит, крайне важно, поскольку сердца людей и рыб во многом схожи, продолжает профессор.
Когда человеческое сердце травмируется (в результате сердечного приступа или другого патологического состояния), организм реагирует на это, создавая шрам или рубец. Повреждённая область при этом заполняется коллагеном. Этот шрам остаётся на всю жизнь и ухудшает сердечную функцию, что в конечном итоге приводит к сердечной недостаточности.
"Если выяснить, как рыба естественным образом наращивает и уменьшает эту ткань, можно разработать новые методы лечения, которые позволят контролировать восстановление сердца после приступа", — поясняет Гиллис.
Он исследовал клетки сердца радужной форели, которые отвечают за регулирование объёма коллагена. В ходе экспериментов Гиллис обрабатывал фибробласты (клетки соединительной ткани, синтезирующие внеклеточный матрикс) рыб человеческим рекомбинантным белком TGF-β1.
"Гипотеза заключается в том, что снижение температуры увеличивает вязкость крови, и это заставляет сердце работать более интенсивно, что приводит к увеличению высвобождения белка TGF-β1", — уточняет профессор.
Лабораторные тесты подтвердили эту гипотезу: обработка клеток сердца рыбы трансформирующим фактором роста действительно привела к увеличению "производства" коллагена. Такой эффект происходит у рыб из-за экспрессии генов, кодирующих матриксные металлопротеиназы, играющие роль в ремоделировании тканей.
Более ранние исследования Гиллиса показали, что радужная форель способна увеличивать размер своего сердца на целых 50% от обычного размера при более низких температурах. Температура воды для этого должна быть примерно на уровне 4°C. К нормальному размеру сердца рыб возвращаются при температуре от 12 до 17°C. "Рост" сердца занимает в среднем семь дней.
Кстати, другие виды форели, а также лосось и ряд других рыб, которые остаются активными в воде в течение года, также обладают этой способностью, добавляет Гиллис.
Его команда теперь сосредоточилась на следующем шаге – им предстоит выяснить, как рыбы приостанавливают увеличение коллагена в тёплой воде. "Эта работа нацелена на поиск молекулярных путей, связанных с регуляцией коллагена. Конечной целью является применение того, что мы изучаем, в лечении сердечного фиброза у людей", — заключает учёный.
Исследование, раскрывающее "сердечный" секрет радужной форели, опубликовано в издании The Journal of Experimental Biology.
