Регулярный ритм сердца имеет решающее значение для доставки насыщенной кислородом крови и питательных веществ ко всем органам тела. Это регулируется связкой клеток, называемой "кардиостимулятор," которые используют электрические сигналы для задания сердечного ритма. Дисфункция этого механизма может привести к нерегулярному сердцебиению, известному как аритмия, и часто требует имплантации искусственного водителя ритма.
Ранее ученые обнаружили, что многие случаи наследственных аритмий, возникающих в кардиостимуляторе, могут быть связаны с функциональными дефектами каналов, ответственных за отток натрия и кальция. Сейчас проф. Бернард Аттали с медицинского факультета Саклера Тель-Авивского университета и его коллеги-исследователи обнаружили ранее не идентифицированный калиевый канал в кардиостимуляторе, который помогает регулировать сердцебиение. Он предполагает, что некоторые случаи необъяснимой аритмии могут быть связаны с нарушениями в этом канале.
По словам проф. Аттали. Это исследование было опубликовано в журнале PNAS.
Клеточная модель сердца
Для дальнейшего исследования работы биологического кардиостимулятора проф. Аттали и его коллеги-исследователи обратились к эмбриональным стволовым клеткам, выделенным у людей. Будучи уговоренными дифференцироваться в сердечную ткань, эти клетки начали автоматически биться, как маленькое человеческое сердце.
Наблюдая и записывая электрическую активность клеток, исследователи обнаружили наличие нового канала в кардиостимуляторе. Способствуя оттоку калия от пейсмекерных клеток, этот канал запускает реполяризацию клеток – возвращая клеточную мембрану из "избиение" к "отдыхающий" состояние – и автоматически обновляется или "перезапускается" круговорот сердца.
С момента открытия этого канала в сердце эмбриона исследователи показали, что канал существует и в сердце взрослого человека. Это открытие углубляет понимание медицины функции кардиостимулятора, которая является предметом научных исследований более века.
Скрининг на мутации
Следующим шагом будет проведение скрининга на наличие мутаций в гене, кодирующем калиевый канал, процесс, который уже осуществляется в Медицинском центре Шиба, аффилированном с TAU. "Мы хотели бы понять, связаны ли с этим каналом генетические заболевания," например, ранее неизвестная причина аритмии, объясняет проф. Аттали. Если мутация обнаружена, исследователи могут начать поиск лекарственных соединений, нацеленных на этот канал. Конечная цель, добавляет он, – научиться лечить сердечную аритмию биологическим путем, изменяя свойства связки кардиостимуляторов, а не полагаться на искусственный электрокардиостимулятор.
Одним из возможных решений может быть трансплантация здоровых клеток кардиостимулятора, разработанных из собственных стволовых клеток пациента, для замены дисфункциональных клеток и восстановления правильного сердечного ритма. Этот метод позволит избежать распространенного риска отказа организма от механической трансплантации.