(Medical Xpress) – То, что мы воспринимаем как биение нашего сердца, на самом деле является скоординированным действием более миллиарда мышечных клеток. В большинстве случаев сокращаются и расслабляются только мышечные клетки из более крупных камер сердца. Но когда сердцу нужно работать интенсивнее, оно полагается на поддержку со стороны мышечных клеток предсердий глубоко в меньших камерах (предсердиях) сердца.
На здоровье эти ?? высокопроизводительные ?? клетки предсердий зависят от определенных концентраций клеточного кальция. Впервые ученые из Ноттингемского университета создали математическую модель активности кальция в клетке предсердия сердца, которая значительно повысит наши шансы на лечение сердечных заболеваний и инсульта.
Этот прорыв, который переносит ученых в мир клеточной активности, который в настоящее время выходит за рамки технологий визуализации, был только что опубликован в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Доктор Рюдигер Тул, преподаватель прикладной математики в Школе математических наук, сказал: «Эта новая модель обеспечивает клинически значимое понимание инициирования и распространения сигналов субклеточного кальция. Таким образом, впервые мы можем манипулировать клеточными свойствами всей клетки предсердной мышцы, чтобы определить, какие условия вызывают аномалии. Это может указывать на новые методы лечения болезней сердца и нерегулярного сердечного ритма, таких как фибрилляция предсердий, которая может привести к тромбозу и инсульту.??
Важность предсердного толчка
Человеческое сердце в течение нашей жизни будет биться более одного миллиарда раз. Основная функция сердца – перекачивать кровь. Чтобы создать необходимую силу для продвижения крови по всем кровеносным сосудам, сердце бьется при каждом сокращении его клеток.
Большинство этих мышечных клеток окружают большие камеры сердца, желудочки. В состоянии покоя желудочки в основном ответственны за сокращение сердца. Когда кровь нужно перекачивать быстрее ?? например во время тренировки ?? меньшие камеры сердца способствуют сокращению. Это известно как предсердный толчок.
С возрастом или когда что-то не так с нашим сердцем ?? типа мерцательной аритмии ?? клетки предсердных мышц начинают разрушаться. В результате мы теряем поддержку предсердного толчка. Мерцательная аритмия представляет собой наиболее частую форму сердечной аритмии ?? аритмия.
Роль кальция в поддержании здоровья сердца
Несколько экспериментальных исследований показали, что для запуска сокращения в мышечных клетках предсердий концентрация кальция следует сложной хореографии, которая показывает разные значения концентрации в разных частях клетки. Это контрастирует с клетками желудочков, где концентрация кальция почти полностью однородна по всей клетке.
Чтобы полностью понять динамику предсердного кальция, мы должны иметь возможность полностью контролировать предсердную клетку. К сожалению, в настоящее время это выходит за рамки даже лучших современных экспериментальных технологий. Более того, экспериментальные манипуляции с клетками обычно мешают более чем одному механизму клеточного контроля, что затрудняет различение вкладов различных путей. Поэтому разработка новейших моделей клеточного поведения предсердий имеет решающее значение для нашего понимания.
Новая математическая модель может спасти жизни
Д-р Тул сказал: «Сила нашей модели в том, что мы можем одновременно изучать внутриклеточную концентрацию кальция во всем объеме мышечной клетки предсердия. Это позволяет детально изучить пространственно-временные паттерны кальция, связанные как со здоровыми, так и с патологическими состояниями.
Более того, мы можем выборочно активировать, деактивировать, чрезмерно или недостаточно выражать клеточные свойства и видеть, как они формируют кальциевые структуры. Следовательно, мы можем сделать вывод, какие состояния вызывают аномалии и могут привести к таким заболеваниям, как фибрилляция предсердий. Важно помнить, что какое бы лекарственное лечение ни применялось, оно действует на уровне отдельных клеток. Ответ органа всегда является результатом взаимодействия его клеточных компонентов. В перспективе лечения фибрилляции предсердий и других сердечных патологий полностью трехмерная модель предсердной клетки представляет собой идеальную площадку для тестирования новых лекарств.??