Китайская академия наук составила первый одноклеточный атлас сердца дикой птицы — полевого воробья

Исследователи под руководством Института зоологии Китайской академии наук построили первый одноклеточный атлас сердца дикой птицы — полевого воробья (Passer montanus). Работа опубликована в The Innovation Life и охватывает 168 634 неонатальные клетки и 33 694 ядра взрослых особей; данные сопоставили с существующими наборами по человеку и мыши doi.orgThe Innovation Lifedoi.orgОткрыть источник ↗.

Команда под руководством Ян Хао, Сян Чжоу и Цинсюо Чжао брала образцы воробьёв в двух местах: в Цанчжоу на уровне моря (10 метров) и в Гахае на Тибетском нагорье (3400 метров). Обнаружено одиннадцать основных типов клеток сердца, среди них кардиомиоциты, фибробласты, эндотелиальные клетки, гладкомышечные клетки и клетки иммунной системы.

Консервативные клетки и смена пропорций

Соответствие клеток воробья типам клеток мыши и человека составило от 86,7% до 99,5%. Наиболее консервативными оказались кардиомиоциты: корреляция экспрессии генов между видами 0,57–0,62. Фибробласты и эндотелиальные клетки были более видоспецифичны: корреляции человек — воробей составили 0,23–0,24.

Доли клеток различались по стадиям жизни. Кардиомиоциты составляли 22% неонатальной и 11% взрослой выборки, эндотелиальные клетки — 13% и 31%. Для генов, связанных с сердечными патологиями человека, корреляции воробей — человек у взрослых (0,53–0,66) были сопоставимы с корреляциями мышь — человек (0,52–0,72). Авторы заключают, что птицы и млекопитающие, разошедшиеся около 300 млн лет назад, имеют общий клеточный план сердца doi.orgThe Innovation Lifedoi.orgОткрыть источник ↗.

Высокогорная гипоксия и IGF1R

У воробьёв, живущих на высоте 3400 метров, во взрослых кардиомиоцитах выявлено 191 дифференциально экспрессируемый ген, в основном связанный с развитием сердечной мышцы. В неонатальных их было 22, и они относились к энергетическому обмену; пересеклись лишь два гена. Программы, связанные с высотой, значимо пересекались с генами, ранее связанными с ремоделированием сердца и болезнями у человека и мыши.

Один из этих генов, IGF1R, был повышен в кардиомиоцитах высокогорных воробьёв. В культурах кардиомиоцитов курицы его сверхэкспрессия делала клетки значительно крупнее, повышала маркеры гипертрофии NPPA и ACTA1 и сопровождалась изменениями активности генов, связанными с путём PI3K-AKT-mTOR, включая рост BDNF, BCL2 и MYC.

У работы есть ограничения. Неонатальные и взрослые образцы секвенировали разными технологиями, что может давать технические различия между стадиями. Эксперименты с IGF1R выполнены в клеточной культуре, а не на живых птицах, поэтому его роль в росте сердца на высоте in vivo не подтверждена. Корреляции воробей — человек также были несколько слабее в неонатальных сердцах doi.orgThe Innovation Lifedoi.orgОткрыть источник ↗.