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.
Российские ученые продлили жизнь донорскому сердцу
Ученые МФТИ разработали новый неинвазивный метод для оценки состояния донорского сердца во время транспортировки перед пересадкой. Метод основан на регистрации естественной флуоресценции молекулы NADH, которая присутствует в сердечной ткани и меняет свои свойства при кислородном голодании (ишемии). Это позволяет в реальном времени обнаруживать начальные, еще обратимые повреждения клеток, которые не выявляются стандартными биохимическими тестами.
Работа опубликована в журнале Biochemistry. Новый подход к неинвазивному оптическому обнаружению гипоксии (пониженному содержанию кислорода), которая может наблюдаться, когда потребляемая энергия не соответствует затрачиваемой энергии при проведении электромеханической волны в сердце, разработали ученые лаборатории экспериментальной и клеточной медицины МФТИ с коллегами. Гипоксия может привести к гипертрофии левого желудочка, а из-за нее развиваются серьезные осложнения. Также метод подходит для оперативной оценки метаболизма и повреждений сердечных клеток в том числе и при трансплантации.
Метод заключается в регистрации повреждений с помощью естественной флуоресценции никотинамидадениндинуклеотида (NADH), который является формой хранения энергии и используется в митохондриях. Также это одно из первых обнаруженных эндогенных биологических веществ, проявляющих автофлуоресценцию в видимом свете (fNADH), которая сильно коррелирует с потреблением кислорода клетками.
Как работает наше сердце? Физиология сердца включает сложную координацию сигнальных путей клеток, которые регулируют каждое сокращение. Сама сердечная электрическая активность возникает из-за динамики ионных каналов. Энергия для этих процессов получается из молекул АТФ — хранилищ энергии, вырабатываемых в митохондриях. Все эти функции взаимосвязаны. При правильной координации этих процессов сердце способно выполнять свою основную физиологическую функцию: сокращаться, чтобы перекачивать кровь в сосудистую систему.
Но сама жизнедеятельность организма, стрессы и травмы приводят к патологическим процессам, в том числе аритмии, которую вызывают локальные неоднородности. Аритмия, в свою очередь, может приводить к дискоординации вплоть до фатальной фибрилляции желудочков. А сама сложность системы регуляции сократимости сердца может вызвать непредсказуемые побочные эффекты при фармакологическом вмешательстве. Это подчеркивает острую необходимость во всесторонних методологиях скрининга сердца на этапе тестирования лекарств.
Для решения этих и ряда сопутствующих проблем ученые МФТИ провели исследования и серию экспериментов, применив подход оптического картирования, позволяющего изучать сопряжение метаболизма, возбуждения и сокращения в сердечной ткани человека.
«Для оценки состояния сердечной ткани возможно использовать флуоресцентные молекулы NADH, которые находятся непосредственно в сердце. Это позволяет избежать добавления красителей. Естественная флюоресцентность NADH способна подсветить любой орган ближним ультрафиолетовым излучением. В ответ он будет светиться синим, и это излучение можно зафиксировать. В этой работе мы хотели проверить, насколько такая флюоресцентная метка может дать точную информацию о состоянии органа. Мы рассматриваем наш метод скорее как референсный — запасной источник информации к классическим красителям, которые показывают сердечную волну возбуждения»,— рассказал об исследовании Михаил Слотвицкий, старший научный сотрудник лаборатории экспериментальной и клеточной медицины МФТИ.
Ученые провели эксперимент, в ходе которого замерили, как изменялась динамика флуоресценции NADH под воздействием постоянного излучения. Эти данные использовались в качестве исходного источника информации о клеточном метаболизме. Для классификации обратимых и необратимых стадий ишемического повреждения сотрудники лаборатории использовали чувствительный краситель.
«Каких целей мы хотели достичь проводя эту работу? Их несколько, есть и сугубо прикладные — определение состояния тканей органов при транспортировке. К сожалению, медицина до сих пор испытывает серьезный недостаток информации о состоянии сердца, которое готовят к пересадке. Его жизнеспособность напрямую зависит от времени и условий транспортировки. Способность сердца к пересадке сохраняется около четырех часов. Если время на пределе, орган уже не используют вне зависимости от его состояния.
Сложности возникают непосредственно во время „пути”. В это время электрическую активность сердца выключают для экономии энергии. Для этого через орган прогоняют солевой раствор, затем добавляют специальные компоненты, которые и должны заблокировать электрическую активность. В итоге сердце перестает сокращаться, потому что сигнала к сокращению нет. Так сердце экономит энергию, но при этом мы совершенно не знаем, в каком оно состоянии и насколько хорошо будет сокращаться, когда мы его пустим заново. Более точная и оперативная оценка локальных повреждений позволит увеличить процент удачных трансплантаций»,— подчеркнул Михаил Слотвицкий.
Для исследования в лаборатории вырастили специальную ткань из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека — монослой сердечных клеток для экспериментальной модели.
«Искусственная ткань позволила нам использовать активные красители, которые нельзя тестировать на человеке. Это дало более точный результат, который был недоступен в клинике. В ходе эксперимента мы смотрели, как волна возбуждения распространяется по органу, потом брали раствор, в котором обычно перевозятся сердца, останавливали активность монослоя специальным раствором и держали четыре часа, которые разрешены для транспортировки. За это время мы наблюдали, как естественная флюоресценция сердечной ткани меняется»,— добавил Михаил Слотвицкий.
Ученые обнаружили что через четыре часа очаги, которые после запуска ткани показали дисфункцию, имели отличающуюся динамику флуоресценции: стала выше скорость изменения сигнала при записи. Раньше небольшое падение сигнала во время записи было неизбежным артефактом, но в своем исследовании ученые обнаружили, что такое падение сигнала (фотообесцвечивание) не случайно и несет новую информацию о метаболизме. Это позволило не только изучить проблемные места при транспортировке сердца, но и доказало, что клетки NADH позволяют просмотреть локально проблемные зоны после его запуска.
«В лечебной практике сохранность сердца оценивают с помощью биохимического анализа раствора, который пропускают через сердечные клетки. Биохимия показывает необратимые повреждения клеток, когда из них выходят ионы калия и тропонин. Но проблема в том, что их видно, когда сердце уже точно необратимо повреждено. Этот анализ реагирует на довольно большое число необратимо поврежденных клеток.
Молекулы NADH начинают светиться раньше, что позволяет увидеть ишемию до того, как она привела орган к необратимым повреждениям. Таким образом мы расширяем критерии оценки и увеличиваем число пригодных к пересадке органов на исходе четырех часов, когда дорога практически каждая секунда»,— заключил Михаил Слотвицкий.
В итоге исследователи не только изучили модуляции физиологии сердца при гипоксии с помощью этой методики, но и удачно применили ее для тестирования кардиотоксичности, которая является второй по значимости причиной отмены лекарств во всем мире. Определили влияние кардиоплегических растворов «Нормакор» и «Кустодиол» на физиологию кардиомиоцитов, полученных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека. Была выявлена необратимая потеря возбудимости через четыре часа гипоксии в условиях ишемии, что способствует более точному определению состояния органов для пересадки.
Telegram 
Дзен 
VK После ночи без сна человеку зачастую сложно выполнить простейшую бытовую задачу, ведь его мысли путаются, а концентрация внимания нарушается на несколько секунд. Почему? Авторы нового исследования предположили, что в такие моменты человеческий мозг занят важной «уборкой». Он запускает процесс «мойки», который обычно происходит во сне, и эта экстренная процедура временно отключает внимание.
Новое исследование показало, что вейперы, причем даже те, кто уже отказались от этой привычки, подвержены язвенной болезни желудка в большей степени, чем люди, никогда не курившие электронные сигареты.
В комплексах uST, где беспилотный транспорт фактически движется по натянутым струнам, возникают вынужденные и собственные колебания. При совпадении частот этих колебаний возможен резкий рост амплитуды. Это, в свою очередь, вызывает резонанс, который способен привести к ухудшению комфорта пассажиров и даже к повреждению самой путевой структуры. Чтобы решить эту потенциальную проблему, инженеры компании UST Inc. провели ряд исследований.
Ежедневно, еще до восхода солнца, миллионы птиц по всей планете наполняют воздух своими голосами. Этот рассветный концерт — одно из самых красивых и загадочных явлений природы. Почему пернатые певцы предпочитают встречать день именно так? Авторы нового исследования предложили простой ответ: птицы не могут иначе. Ночь заставляет их молчать, а утро дает долгожданную свободу, выплескивающуюся в бурном и страстном хоре.
После ночи без сна человеку зачастую сложно выполнить простейшую бытовую задачу, ведь его мысли путаются, а концентрация внимания нарушается на несколько секунд. Почему? Авторы нового исследования предположили, что в такие моменты человеческий мозг занят важной «уборкой». Он запускает процесс «мойки», который обычно происходит во сне, и эта экстренная процедура временно отключает внимание.
В последнее время отказ от глютена, или клейковины — белков, содержащихся в пшенице, ржи и ячмене, — превратился в модный тренд. В соцсетях и СМИ некоторые популярные блогеры и знаменитости преподносят безглютеновые диеты как секрет хороших самочувствия и внешности. Тем не менее обзор десятков научных работ показал, что у большинства людей, считающих себя чувствительными к глютену, причина негативной реакции часто кроется не в самой клейковине.
Проанализировав данные наблюдений, полученных с помощью наземных обсерваторий за последние два десятилетия, астрономы обнаружили потенциально обитаемый мир — суперземлю Gliese 251 c (GJ 251 с). Планета обращается вокруг красного карлика на расстоянии около 18 световых лет от Земли и считается одним из самых перспективных кандидатов для поисков жизни.
Согласно новой гипотезе, сознание возникает не только из-за активности нейронов, но и благодаря физическим процессам — электромагнитным полям от движения жидкости в мозге. Эта модель, как и ее предшественники, пока носит теоретический характер, но предлагает нестандартный взгляд на проблему синхронизации работы разных отделов мозга.
В современном доме, насыщенном разнообразной техникой, удлинители стали незаменимым атрибутом, позволяющим обеспечить электропитанием все необходимые устройства. Однако мало кто задумывается, что привычное использование этого аксессуара может нести серьезную угрозу безопасности. По статистике, значительная часть бытовых пожаров происходит из-за неправильной эксплуатации электропроводки и вспомогательных устройств. Какие приборы категорически нельзя подключать через удлинители и почему это может привести к трагическим последствиям, рассказывает профессор кафедры наноэлектроники РТУ МИРЭА, доктор физико-математических наук Алексей Юрасов.
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