Избыток глюкозы в крови матери нарушает развитие сердца ребёнка

Команда из нескольких научных центров США обнаружила, что высокие уровни глюкозы, вне зависимости от того, вызваны ли они диабетом или другими факторами, нарушают нормальное созревание клеток сердца. Это открытие объясняет, почему у женщин с диабетом чаще рождаются малыши, имеющие врождённые пороки сердца.

Исследовательская группа под руководством Ацуси Накано (Atsushi Nakano) из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе выяснила, что, если во время своего развития клетки сердца подвергаются воздействию высоких уровней глюкозы, они начинают генерировать строительные блоки ДНК в количествах, которые намного превышают нормальные показатели. Из-за этого клетки остаются в растущем состоянии, а не переходят в стадию зрелых и нормально функционирующих.

"Высокий уровень сахара в крови вреден не только для взрослого организма, но и для плода. Понимание механизма, при котором избыток глюкозы в крови вызывает заболевание у плода, в конечном итоге может привести к разработке новых методов лечения патологий", — рассказывает Накано.

Хотя генетика играет большую роль в развитии врождённых болезней сердца, среди негенетических факторов главными остаются заболевания матери. Если у женщины в период беременности наблюдаются высокие уровни глюкозы в крови, это значительно повышает риски возникновения болезней сердца у малыша.

По статистике, дети с сердечными патологиями рождаются у матерей с завышенной глюкозой в 2-5 раз чаще. Однако до сих пор специалисты никогда не изучали такой "эффект глюкозы" на примере развивающегося плода.

В ходе новой работы Накано и его коллеги использовали эмбриональные стволовые клетки человека, чтобы проследить в лабораторных условиях за ростом мышечных клеток сердца – кардиомиоцитов. Учёные наблюдали, как эти клетки ведут себя под воздействием различных уровней глюкозы.

При невысоких уровнях клетки созревали как обычно, но если уровень глюкозы в растворе, где содержались кардиомиоциты, был высоким, то клетки сердца развивались намного медленнее и создавали такие же незрелые новые клетки, либо их рост вообще останавливался.

Это объясняется тем, что при воздействии большого количества глюкозы кардиомиоциты активируют пентозофосфатный путь. Это процесс окисления глюкозы, альтернативный гликолизу. В ходе него генерируются нуклеотиды – строительные блоки ДНК.

Иными словами, если уровень глюкозы чрезмерно высок, производится всё больше нуклеотидов, и их избыток мешает клеткам сердца нормально созревать.

Результаты этого исследование подтвердили наблюдения за беременными мышами, больными диабетом. Сердечные клетки плодов делились быстро, но созревали крайне медленно.

"Предполагается, что чем больше "пищи", тем лучше для клеток, но здесь картина прямо противоположная. Снижая уровни глюкозы, мы сможем ограничивать пролиферацию клеток (деление – прим.ред.), что поспособствует их созреванию и укреплению сердечной мышцы", — добавляет Накано.

По его словам, новые данные помогут не только предупредить развитие пороков сердца у детей, но и улучшить методы создания кардиомиоцитов из стволовых клеток. Сегодня большинство сердечных тканей, который создаются в лабораториях для опытов или для нужд регенеративной медицины, состоят из незрелых клеток. Но снижение активности пентозофосфатного пути изменит эту картину, уверены исследователи.

К слову, пороки сердца являются самым распространённым врождённым дефектом. Тяжесть симптомов, которые они вызывает, варьируется от ослабления сердечной мышцы и до серьёзных деформаций сердца, которые требуют хирургического вмешательства.

Более подробно об исследовании рассказывается в статье, опубликованной в издании eLife.

Напомним, ранее учёные выяснили, что у женщин с ожирением чаще других рождаются дети с пороками развития. Кроме того, была доказана виновность высокой температуры в развитии врождённых дефектов.