Совместная исследовательская группа пытается разрушить крошечный карман между сердечными клетками, который может вызвать большие проблемы. Эта структура, называемая перинексусом, занимает лишь десятые доли миллиметра – все пространство, необходимое для прерывания сердцебиения человека.
Исследователи первыми идентифицировали перинексус у людей. В этом месяце они опубликовали свои результаты в Frontiers in Physiology.
Исследовательскую группу возглавляли Стивен Пелзинг, доцент Исследовательского института Вирджинии Tech Carilion, и Суфиан Аль-Махамид, доцент Медицинской школы Virginia Tech Carilion и директор Центра фибрилляции предсердий в Carilion Clinic. время сбора данных. В настоящее время АльМахамид является директором клинических электрофизиологических исследований в кампусе MetroHealth компании Case Western Reserve в Кливленде, штат Огайо.
Вместе Пельзинг и Аль-Махамид разработали эксперимент, в котором они собирали ткани у пациентов, перенесших операцию на сердце, и использовали микроскопию с высоким разрешением для изучения клеток, а также пространства между ними.
Обычно сердце бьется устойчиво "lub-dub" ритм. Верхние камеры сердца, называемые предсердиями, принимают кровь из легких и вен и передают ее в нижние камеры сердца – это смазка.
В дабе клапаны закрываются, и нижние камеры откачивают кровь к остальной части тела. Все сердечные клетки движутся в тщательно подобранном танце электрических импульсов, заставляя сердце сокращаться в нужное время и в нужном порядке.
"Мы обнаружили, что у людей, у которых до операции была фибрилляция предсердий, наблюдаются структурные нарушения вне их сердечных клеток," сказал Поелзинг, который также является доцентом кафедры биомедицинской инженерии и механики инженерного колледжа Технологического института Вирджинии. "Определив, какая структура вне клетки нарушена, мы думаем, что можем нацелить ее на снижение нагрузки или риска фибрилляции предсердий. Это совершенно новый подход к лечению этого заболевания."
Небольшие каналы, называемые щелевыми соединениями, обеспечивают электрическую связь между клетками, обеспечивая непрерывную сократительную волну. Согласно Пёльзингу, электрическая связь также может происходить через искру вне клетки в пространстве нанодоменов перинексуса.
Крошечный карман находится рядом с щелевыми контактами и настолько мал, что искра может перепрыгнуть через внеклеточное пространство, продолжая сократительную волну от одной клетки к другой.
Для сравнения, Пельзинг сказал, что промежность между двумя клетками сердца похожа на край кредитной карты между двумя футбольными полями – это крошечный, но важный фактор. Теория заключается в том, что в здоровом сердце промежность расширяется и сжимается по мере необходимости для поддержания связи.
Исследователи обнаружили, что у пациентов с фибрилляцией предсердий промежность кажется постоянно расширенной, и искра не может преодолеть скачок.
"Когда связь – через щелевые соединения или искру через промежность – нарушается, это замедляет электрическую волну и увеличивает риск фибрилляции предсердий," Poelzing сказал. "Если мы сможем сжать промежность и удерживать клетки близко друг к другу, искра может прыгать более эффективно и, мы надеемся, снизит риск."
Генетика и факторы риска, такие как старение, ожирение, апноэ во сне, могут привести к нерегулярному учащенному сердцебиению – обычно это первый симптом фибрилляции предсердий, которая является наиболее распространенной аритмией. Смазка нарушает схему, значительно снижая эффективность, с которой сердце перекачивает кровь.
Исследователи продолжают сотрудничать, чтобы определить, может ли фармацевтическое вмешательство вызвать перинексальный коллапс и исправить нерегулярное сердцебиение.
"Многие из наших открытий являются новыми и, безусловно, открывают двери для нового пути к пониманию механизма фибрилляции предсердий и потенциально новых терапевтических целей," Аль-Махамид сказал. "Когда ученые-биомедики и клиницисты объединяют свои усилия, многие соответствующие наблюдения и вопросы у постели больного могут быть вынесены на стол и изучены в хорошо структурированной манере, чтобы в конечном итоге улучшить уход за пациентами."
По словам Санджив Нараяна, эксперта по аритмии, который не принимал участия в исследовании, помимо разработки новых терапевтических средств для коррекции фибрилляции предсердий, исследование также проливает новый свет на основные механизмы электрического нарушения. Он является содиректором Стэнфордского центра аритмии при Стэнфордском университете, где он также является директором программы по фибрилляции предсердий, директором исследований электрофизиологии и профессором медицины.
"Эти данные подтверждают новую концепцию расширения промежности как потенциального объяснения электрического ремоделирования, замедления проводимости и их связи с возрастом, каждый из которых, как известно, способствует эпидемии фибрилляции предсердий," Нараян сказал.
Понимая этот механизм, Пельзинг сможет разработать систему мониторинга для пациентов с фибрилляцией предсердий.
"Мы могли бы исследовать химический состав крови человека, чтобы узнать, каков уровень соли," Поэлзинг сказал, отметив, что каналы клеточной связи контролируются уровнями натрия, калия и кальция. "Определенные комбинации этих трех могут вызвать или увеличить риск недопонимания сердечных клеток у человека. Контролируя уровни, мы можем остановить или даже предотвратить приступ фибрилляции предсердий."