УФУ: Справиться с аритмией помогут световые пучки
Ученым впервые удалось осуществить точный и полный контроль над спиральными волнами. Фото: Martin Brosy/ Unsplash.
Группа ученых Лейденского университетского медицинского центра (LUMC, Голландия), в состав которой входит кандидат физико-математических наук Александр Панфилов из лаборатории вычислительной биологии и медицины Уральского федерального университета вплотную приблизилась к решению задачи воздействия на спиральные электроволны и устранения аритмии щадящими средствами. Статью о результатах проведенных исследований ученые опубликовали в одном из ведущих биомедицинских журналов eLife.
«Для удаления спиральных волн мы используем недавно изобретенную методику оптогенетики, — рассказывает Александр Панфилов. — Суть в том, что, если „заразить“ клетки специальными вирусами, они станут вырабатывать светочувствительный белок родопсин (аналогичный белок содержится в сетчатке глаза и обеспечивает зрительное восприятие). Наша группа во главе с одним из ведущих мировых специалистов в данной области Даниэлом Пайнэпплсом из Лейденского университетского медицинского центра работает над тем, как сделать светочувствительными клетки сердечной ткани, другими словами, устранять аритмию и восстанавливать нормальный сердечный ритм, используя не электрические разряды, а световые пучки».
Компьютерное моделирование и эксперименты на выращенной культуре сердечной ткани показали, что ядро спиральной волны — источника аритмий — имеет свойство притягиваться к пятну направленного света.
«То есть даже необязательно знать, где находится ядро спиральной волны — оно само притянется к свету», — поясняет Панфилов.
Таким образом, спиральную волну можно устранить, «захватив» ее лучом, исходящим из микросветодиода, и «вытащив» за границы сердечной ткани. Это приводит к прекращению аритмии.
«Кардиологи десятилетиями бьются над проблемой аритмий. Нам же впервые удалось осуществить точный и полный контроль над спиральными волнами и управляемые пространственно-временные манипуляции ими. Это открывает дорогу к удалению спиральных волн и аритмий даже в отдаленных участках сердца, причем без разрушения сердечной ткани. Мы идем к нетравматичному, безболезненному, доступному и эффективному способу предотвращения смертности от сердечной аритмии», — комментирует ученый.
Эксперименты подтвердили надежность этого метода, названного учеными AAD (от английских «attract» — притягивать, «attach» — прикреплять, «drag» — перетаскивать). В настоящее время в Лейденском университетском медицинском центре и Институте Макса Планка (Гёттинген, Германия) продолжаются исследования, задача которых — усовершенствовать методику для проведения клинических испытаний.
Справка
По данным Всемирной организации здоровья, две основные причины смертности в мире — ишемическая болезнь сердца и инсульт. Причем сердечной аритмией вызваны треть смертей от инсультов и 90% летальных исходов из-за заболеваний ишемией.
Аритмия возникает, когда электрические волны, запускаемые автоколебательными клетками водителя ритма сердца и обусловливающие нормальную частоту его сокращений (60-80 ударов в минуту), разрываются и возникают вихри, часто называемые спиральными электрическими волнами. Вихри навязывают сердцу их собственный ритм сокращения, а иногда могут, самовоспроизводясь, постоянно возникая и распадаясь в разных участках сердца, полностью разбалансировать его работу, приводя к внезапной сердечной смерти.
Единственный известный до сих пор способ справиться с летальными аритмиями и вернуть человека к жизни — приложить при остановке сердца дефибрилятор, который генерирует мощное электрическое поле в 2-3 киловольта. При сильном разряде возбуждается вся сердечная ткань, все вихри исчезают, среда становится однородной, переходит в состояние покоя и восстанавливается. Однако применение дефибрилятора повреждает ткань сердца и чрезвычайно болезненно, что может даже приводить к психическим расстройствам (если больной во время сердечного приступа и дефибриляции находится в сознании).
- Статья о результатах проведенных исследований