Новости
Коронавирус
Болезни и лекарства
Наука
Народная медицина
ЗОЖ

Электрические сети в сердце оказались самоорганизующимися

Сердце, как и почти все органы, состоит из разных типов клеток. Кроме возбудимых клеток, способных вырабатывать и проводить электрические сигналы (кардиомиоциты), в нем есть и клетки соединительной ткани — не передающие такое возбуждение, например, фибробласты. Фибробласты поддерживают структурную целостность сердца и заполняют повреждения при их возникновении , образуя, правда, рубец После инфаркта и некоторых других сердечных заболеваний кардиомиоциты гибнут и тогда их место занимают фибробласты и если фибробластов в сердечной ткани станет слишком много, они, в частности, будут мешать распространению электрических сигналов (сердечный фиброз) и сердце начнет сбоить - например, давать аритмию. Происходит это потому, что волны электрических сигналов в сердце, огибая фибробласты дают не обычную электрическую волну нормального облика, а циркулирующую спиральную волну, которую называют re-entry (т.е. «повторный вход»).

Читайте также: Сердечная мышца не регенерирует. Ученые перебрали все клетки в сердце взрослой мыши и не нашли среди них стволовых

Видео дня

Критическая плотность непроводящих клеток, выше которой сердечная ткань не должна проводить возбуждение, называется порогом протекания, расчет которого чисто математическая задача, и ее решение принесло ему в 2010 году Филдсовскую премию. Расчеты предсказывают, что сердечная ткань должна теряетть проводимость, если фибробластов в ней накапливается больше 40 процентов. Но экспериментальные данные показывают, что ов сердечная ткань, где доля фибробластов доходит до 65–75 процентов, все еще проводят электрические сигналы Следовательно, в этом случае срабатывает какой-то механизм, не учитываемый теорией перколяции

Авторы новой работы решили прояснить вопрос, сравнив результаты эксперимента in vitro на тонком слое сердечных клеток новорожденных крыс — и компьютерного моделирования биологической системы, на расчетной модели сердечной ткани.

Первый эксперимент показал, что сердечная ткань сохраняет проводимость при доле фибробластов до 75 процентов. Однако при этом кардиомиоциты в образцах были расположены не случайным образом, из чего исходит теория перколяции, а, напротив, группируются в разветвленную проводящую сеть. Когда в математическую модель сердца внесли такие сетевые структуры кардиомиоцитов, модель показала те же 75 процентов, что наблюдались в эксперименте.

Теория перколяции — расчетная основа для поиска способов лечения аритмии и целого ряда других сердечных заболеваний. Усовершенствовав ее в рамках новой работы исследователи открыли путь к более корректному пониманию процессов, происходящих в сердце человека с соответствующими заболеваниями. Это позволит создавать более эффективные лекарства от той же аритмии, и точнее прогнозировать ход восстановления сердца после инфарктов.