Ученые из МФТИ раскрыли один из секретов необыкновенной живучести сердца
Сердечная ткань продолжает проводить электрические импульсы даже при достаточно сильных повреждениях или зарастании соединительной ткани благодаря тому, что ее электропроводные клетки способны к самоорганизации. Об этом пишут российские и бельгийские биологи в журнале PLOS Computational Biology.
Сердце человека и животных — уникальный орган, чьи клетки могут одновременно спонтанно вырабатывать электрические импульсы и сокращаться, не требуя для этого постоянного потока "команд" из спинного или головного мозга. Импульсы тока вырабатывают так называемые "клетки-водители", а кардиомиоциты, мускульные клетки, используют их для воспроизведения сокращений и расслабления в нужные моменты времени.
Недавно его команда создала своеобразное "сердце Франкенштейна", заставив клетки сердечной ткани, извлеченные из тела двух разных видов животных, соединиться и биться в унисон. Позже российские ученые создали особую культуру клеток, своеобразное "сердце в пробирке", позволяющее быстро оценивать безопасность лекарств и изучать сбои в его работе.
Агладзе и его коллеги использовали эту технологию, а также различные компьютерные модели сердца, для раскрытия одной из главных загадок его работы – необыкновенно высокой "живучести" электрических сигналов внутри сердечной ткани.
Дело в том, что сердце состоит не только из кардиомиоцитов и клеток-водителей, но и различных компонентов соединительной ткани, играющих роль своеобразного "каркаса" и участвующих в починке мелких и крупных повреждений в его структуре. Когда первые тельца массово гибнут, их место занимают фибробласты, клетки этой ткани, в результате чего электрические свойства сердца меняются.
Теоретические расчеты, как отмечают российские и бельгийские ученые, показывали, что сердечная ткань должна была полностью терять способность проводить сигналы, если количество фибробластов в ней достигало отметки в 40%. Этого, однако, в реальности не происходит – электрические импульсы продолжают распространяться в ней даже тогда, когда доля клеток соединительной ткани достигает 65-75%.
Пытаясь понять, как это возможно, Агладзе и его команда вырастили несколько образцов сердечной ткани с разными количествами фибробластов, используя клетки новорожденной крысы, и проследили за распространением сигналов в них. Эти данные ученые использовали для уточнения работы компьютерных моделей сердца.
Как показали эти эксперименты, волны электричества могут распространяться даже в сильно поврежденной сердечной ткани благодаря тому, что ее проводящие клетки умеют менять свою форму и "вытягиваться" таким образом, что они соединяются с близлежащими соседями. Возникает своеобразная сеть, способная передавать электрические сигналы на большие расстояния.
