Новая модель атеросклероза на животных позволила исследователям идентифицировать множество генов, которые включаются или выключаются на начальных этапах процесса, прежде чем в пораженном кровеносном сосуде появится бляшка.
Результаты были опубликованы 15 июня в журнале Американского общества гематологов Blood.
Модель является первой, которая окончательно демонстрирует, что нарушения в паттернах кровотока в артерии определяют, где позже появится атеросклероз, – говорит старший автор Ханджун Джо, доктор философии, Ада Ли и профессор Пит Коррелл в Wallace H. Колтер, факультет биомедицинской инженерии Технологического института Джорджии и Университета Эмори.
Первым автором статьи является Чи-Вен Ни, аспирант кафедры биомедицинской инженерии.
Атеросклероз описывает процесс, при котором стенки артерий утолщаются и затвердевают из-за постепенного накопления лейкоцитов, липидов и холестерина. Этот процесс может привести к образованию зубного налета и, в конечном итоге, к сердечным приступам и инсультам.
Джо говорит, что результаты его команды могут дать представление о том, как аэробные упражнения, которые, как известно, обеспечивают защиту от атеросклероза, улучшают структуру кровотока и стимулируют включение защитных генов в кровеносных сосудах.
Ученые ранее наблюдали, что атеросклероз возникает преимущественно в разветвленных или искривленных областях артерий из-за "возмущенный поток" ветви и кривые создают. Постоянный, регулярный кровоток способствует здоровью кровеносных сосудов, в то время как низкий или неустойчивый кровоток может привести к заболеваниям.
Стандартная лабораторная модель атеросклероза предполагает, что ученые скармливают диету с высоким содержанием жиров мышам с мутациями в гене (ApoE), участвующем в удалении жира и холестерина из крови. Даже в этом случае атеросклероз обычно развивается через несколько месяцев. В этих моделях засорение артерий мыши имеет тенденцию появляться в определенных местах, таких как дуга аорты, но структура потока устанавливается при рождении и, таким образом, является плохим средством измерения причинно-следственной связи, говорит Джо.
"Мы разработали модель, в которой мы нарушаем кровоток в сонной артерии путем частичного лигирования, и атеросклероз появляется в течение двух недель," он говорит. "Этот быстрый прогресс позволяет нам продемонстрировать причину и следствие и изучить знаковые события в начале процесса."
Джо говорит, что эндотелиальные клетки, которые образуют внутреннюю оболочку кровеносных сосудов, оснащены датчиками, которые обнаруживают изменения в потоке жидкости.
"Нарушение кровотока вызывает воспаление эндотелиальных клеток," он говорит.
Воспаление в результате "плохой поток" Условия на участке артерии вызывают накопление там лейкоцитов с последующим накоплением холестерина и липидов и образованием бляшек.
Спустя всего 48 часов после того, как кровоток в сонных артериях был нарушен, Ни и его коллеги препарировали сонные артерии у мышей и использовали технологию микроматриц для всего генома, чтобы идентифицировать сотни генов, которые были включены или выключены в эндотелиальных клетках.
В прошлых экспериментах ученые выращивали эндотелиальные клетки в чашках, чтобы выяснить, как различные модели потока жидкости влияют на их структуру генов. Однако рост клеток в чашках меняет их настолько, что многие из генов, обнаруженных командой Джо, не были идентифицированы ранее в этом контексте.
Например, команда показала, что ген LMO4, о котором ранее не было известно, что он участвует в атеросклерозе, включен в их мышиной модели, а также в коронарных артериях человека. По словам Джо, ученые, изучающие рак груди, считают, что LMO4 участвует в миграции и инвазии опухолей, проводя интересную параллель между атеросклерозом и раком.
Он говорит, что его лаборатория в настоящее время исследует, какие из недавно идентифицированных генов наиболее важны при атеросклерозе, и ищет способы манипулировать ими с помощью лекарств или генетических методов, с учетом возможных диагностических и фармацевтических применений.