Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Ученые смоделировали аритмию на культуре клеток сердца
Изучать болезни сердца можно не только на целом органе, но и с помощью клеточных моделей. Например, культуры кардиомиоцитов, полученных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК). Исследователи МФТИ использовали такие клетки сердца для изучения развития аритмии и реакции на фармакологическую стимуляцию с помощью аналога адреналина. Полученные данные пригодятся для построения математических моделей сердца и прогнозирования поведения сердечной ткани.
Сердечно-сосудистые заболевания остаются одной из главных причин заболеваемости и смертности во всем мире. Несмотря на подробно изученную работу органа, в вопросах нарушения сердечного ритма остается много неясного.
Чтобы восполнить пробел, ученые исследуют работу сердца «в пробирке» благодаря технологии индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК). Из них можно вырастить любые живые клетки, в том числе человеческого сердца — кардиомиоциты. Это отличная модель, которая позволяет понять, как в сердце возникают опасные сбои ритма (аритмии) и как оно реагирует на гормоны.
Именно этот подход использовали физтехи. На культивируемые кардиомиоциты здорового человека действовали препаратом изопреналин, это искусственный аналог мобилизующего «гормона стресса» адреналина, который вырабатывают надпочечники. Врачи применяют его в экстренных случаях, например когда нужно «запустить» остановившееся сердце или заставить его биться чаще при опасном замедлении пульса. Результат опубликован в журнале «Гены и клетки».
Для описания активности сердца ученые использовали пэтч-кламп — электрофизиологическую методику изучения ионных каналов, при которой фрагмент клеточной мембраны фиксируют на микропипетке. Были зарегистрированы токи через ионные каналы на мембране, включая быстрые натриевые каналы, кальциевые каналы L-типа и медленные компоненты калиевых каналов задержанного выпрямления.
Физтехи установили, как бета-адреностимуляция, то есть воздействие, имитирующее активацию вегетативной нервной системы, вызывает значительное усиление токов в потенциалзависимых каналах человеческих кардиомиоцитов. Даже малая доза «лабораторного адреналина» (изопреналина) резко усиливает потоки натрия, кальция и калия, проходящие через их мембрану. Однако проблема кроется в разнице времени «включения» этих токов.
Выяснилось, что кальциевый ток, отвечающий за возбуждение, активируется почти мгновенно, а калиевый ток, который «успокаивает» клетку, нарастает с заметным опозданием. Этот временной разрыв нарушает баланс, из-за чего сердечный импульс задерживается и в первые секунды стресса возникают опасные короткие сбои в работе сердца.
Ученые отметили, что изопреналин увеличивает амплитуду тока через кальциевые каналы на 120%. С одной стороны, это может быть полезно: чем больше кальция попадает в сердечную мышцу, тем мощнее она качает кровь. Однако избыток этих ионов может создать в сердце излишнюю активность, что также способствует нарушениям ритма.
Изопреналин заметно усиливает «электрический запуск» сердца: генерирующие потенциал действия натриевые каналы начинают работать на 73% активнее. Внутри клетки запускается цепь реакций, которая заставляет натриевые «ворота» пропускать больше тока. В результате импульс распространяется по сердцу быстрее, что опять-таки может вызвать опасную аритмию. В том числе после инфаркта миокарда.
Существенно также, что в этот момент в клетках сердца активируется запасной «предохранитель» — медленный компонент калиевых каналов. В нормальном состоянии он менее активен: у человека и других крупных млекопитающих преобладает быстрый компонент калиевых каналов. Однако после добавления изопреналина ситуация кардинально меняется: работа медленной компоненты усиливается почти на 98%.
Важным преимуществом работы стало использование человеческих клеток. На таких кардиомиоцитах редко проводят эксперименты, как правило, используются клетки сердца животных, которые заметно отличаются. В том числе свойствами ионных каналов.
Стоит учитывать и некоторые ограничения исследования: кардиомиоциты, выращенные из ИПСК, по степени зрелости могут не вполне соответствовать клеткам взрослого человека. Тем не менее их характеристики максимально приближены к реальной сердечной ткани. Еще одним ограничением работы является то, что все измерения проводились при физиологической температуре 37 °C. Хотя она и приближает эксперимент к реальным условиям организма, такая температура создает технические сложности для регистрации натриевого тока, повышая уровень «шума».
«Работа показывает, что человеческие кардиомиоциты из ИПСК надежно повторяют ключевые эффекты β-адреностимуляции изопреналином. С помощью метода пэтч-кламп мы получили количественные параметры моделирования электрической активности сердца при симпатической нагрузке: амплитуды токов ионов натрия, кальция и калия INa, ICa, L и IKs увеличиваются на 73%, 120% и 98% соответственно. Смещение вольтамперных кривых в совокупности с дисбалансом в кинетике активации ионных каналов может способствовать ранней постдеполяризации. Наши результаты демонстрируют возможности скрининга лекарственных препаратов и персонализированной медицины»,— отметила Сандаара Коваленко, старший научный сотрудник лаборатории экспериментальной и клеточной медицины МФТИ.
Telegram 
Дзен 
VK Паническое расстройство характеризуется физическим напряжением, усиленным сердцебиением и одышкой. Ученые из Бразилии нашли способ бороться с этим недугом, создавая схожее физическое напряжение, но в спокойной и контролируемой обстановке — во время физупражнений.
Новое исследование показало, что сплоченное сообщество людей, проживающих на крайнем юге Пелопоннесского полуострова, более тысячи лет было генетически изолировано и может проследить свои корни вплоть до бронзового века.
За десятки километров от побережья Гренландии лежат скалистые острова Китсиссут, которые на первый взгляд кажутся неприступными для людей, не имеющих современных лодок и других технологий. Однако авторы нового исследования выяснили, что тысячи лет назад люди все же смогли достичь этих суровых земель. Мореплаватели каменного века не просто посещали острова — они обосновались там, совершив одно из самых длинных и опасных морских путешествий в истории древней Арктики.
В 1980-х годах большую популярность приобрела борьба с озоновыми дырами. Из-за нее хладагенты из хлорфторгулеродов заменили на аналоги из гидрофторуглеродов. Теперь ученые выяснили, что эта замена — как и следующие за ней, уже в рамках борьбы с глобальным потеплением — ведет к накоплению в атмосфере довольно опасных «вечных химикатов».
Группа ученых представила расчеты, по которым события в центре Млечного Пути можно объяснить без черной дыры. Правда, с физической точки зрения новое объяснение существенно более экзотично — настолько, что возникает вопрос о его соответствии бритве Оккама.
Ученые из МФТИ, НИУ ВШЭ и ОИВТ РАН показали, что жидкость может перейти в стеклообразное состояние под действием давления. Эта работа не только раскрывает механизм перехода, заполняя пробелы в фундаментальных вопросах физики, но и предлагает подход, с высокой точностью моделирующий поведение материалов в экстремальных условиях.
От рыб произошли все наземные позвоночные, включая нас, но как именно рыбы стали главным населением морей — до последнего времени оставалось неясным. Авторы новой научной работы попытались доказать, что причиной этого было вымирание, возможно, вызванное белыми ночами.
Международная команда палеонтологов описала новый вид динозавра размером с крупную современную птицу. Он носил на голове плотный костяной нарост, который эти животные, возможно, использовали для внутривидовых разборок. Находка показывает, что даже мелкие хищники мелового периода могли решать конфликты не только когтями и зубами, но и ударами головой.
Образцы грунта, взятые астронавтами полвека назад, вложили еще один важный кирпич в здание научной картины мира: гипотеза о том, что Земля исходно была сухой, не стыкуется с фактами. Похоже, идею о невозможности сохранения большого количества воды на «теплых» планетах придется пересмотреть.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно