Сердечная недостаточность: как высвобождение железа ее усугубляет?
Сердечная недостаточность представляет собой состояние, при котором сердечная мышца ослабевает и теряет способность перекачивать кровь по телу.
Симптомы включают одышку после упражнений или в состоянии покоя, чувство усталости большую часть времени и опухшие лодыжки, и ноги.
Хотя сердечная недостаточность является неизлечимым заболеванием, которое со временем может ухудшаться, с помощью лечения симптомы часто можно контролировать в течение многих лет.
По данным Национального института сердца, легких и крови, около 5,7 миллиона человек в США страдают этим заболеванием.
Известно, что сердечная недостаточность нарушает метаболизм железа, вызывая его дефицит примерно у 50% людей. Но неясно, вредны ли эти изменения в обработке железа или действительно защищают сердце от дальнейшего повреждения.
Новое исследование, проведенное учеными из Королевского колледжа Лондона (KCL) в Соединенном Королевстве, а также Медицинского колледжа Осаки и Университета Осаки в Японии, предполагает, что избыток свободного железа в сердце может усугубить сердечную недостаточность.
Исследование на мышах показало, что когда железо высвобождается из запасов в клетках сердца, оно создает высокореактивные кислородсодержащие свободные радикалы, которые иногда называют активными формами кислорода, повреждающие сердечную мышцу.
«Железо необходимо для многих процессов в организме, включая транспорт кислорода, но слишком большое количество железа может привести к накоплению нестабильных молекул кислорода, которые могут убивать клетки», — говорит автор первого исследования доктор Джумпей Ито, который был научным сотрудником отдела. Кандидат медицинских наук в KCL на момент исследования, а сейчас является приглашенным ученым в Медицинском колледже Осаки.
Результаты исследования опубликованы в журнале eLife.
Соображения безопасности
Клинические испытания показали, что внутривенное введение железа людям с сердечной недостаточностью и дефицитом железа улучшает их симптомы. Однако ученые, стоящие за новым исследованием, говорят, что их исследование вызывает опасения по поводу безопасности длительного приема добавок железа.
«Пациенты с сердечной недостаточностью и дефицитом железа в настоящее время лечатся препаратами железа, которые, как показали предыдущие исследования, уменьшают их симптомы», — признает старший автор, профессор Кинья Оцу, профессор кардиологии Британского фонда сердца в KCL.
«Хотя наша работа не противоречит этим исследованиям, она предполагает, что снижение гибели железозависимых клеток в сердце может быть потенциальной новой стратегией лечения пациентов», — объясняет он.
Чтобы выявить влияние свободного железа на сердечные клетки во время сердечной недостаточности, исследователи изучили, что произойдет, если — вопреки обычному ходу событий — железо останется заблокированным в белке под названием ферритин, который его хранит.
Когда уровень свободного железа низкий, другой белок, который называется коактиватором ядерного рецептора 4 (NCOA4), запускает высвобождение запасенного железа из ферритина в клетках.
Во-первых, исследователи создали мышей, у которых отсутствует ген, вырабатывающий NCOA4 в клетках сердечной мышцы. Когда они смоделировали сердечную недостаточность у этих мышей и у нормальных мышей, они обнаружили, что сердца животных, созданных с помощью генной инженерии, претерпели меньше вредных изменений.
В частности, они обнаружили, что сердца мышей с дефицитом NCOA4 не вырабатывают чрезмерных уровней свободного железа или токсичных свободных радикалов, которые убивают клетки в случаях сердечной недостаточности.
«Наши результаты показывают, что высвобождение железа может быть вредным для сердца», — заключает д-р Ито. «Это может привести к нестабильному уровню кислорода, смерти сердечных клеток и, в конечном итоге, к сердечной недостаточности».
Хранение железа взаперти
Хорошая новость заключается в том, что существует соединение под названием ферростатин-1, которое подавляет высвобождение накопленного железа.
Когда ученые лечили нормальных мышей ферростатином-1, он защищал их сердца от гибели клеток, которая происходит при сердечной недостаточности.
Но это предварительные результаты на мышиной модели. Исследователи говорят, что для лучшего понимания процесса высвобождения железа требуются дальнейшие исследования, в том числе возможное изучение того, принесет ли подавление высвобождения железа пользу пациентам с сердечной недостаточностью.
