211service.com
Bioloģiskais elektrokardiostimulatora aizstājējs
Aptuveni 200 000 cilvēku Amerikas Savienotajās Valstīs katru gadu saņem elektrokardiostimulatorus, taču ar akumulatoru darbināmu aparātu sirds kontrole ir tālu no optimālā, jo īpaši bērniem, jo ir nepieciešamas atkārtotas operācijas.
Inženierijas audi nodrošina elektrisku savienojumu starp ātriju (nav parādīts) un sirds kambariem (kreisajā pusē). Implantētās šūnas parādās tikai zaļā krāsā, bet sirds šūnas ir sarkanā un zaļā krāsā. Šādi audu inženierijas implanti var aizstāt elektrokardiostimulatorus. (Ar Douglas Cowan, Bostonas Bērnu slimnīcas pieklājību.)
Saskaņā ar jaunajiem atklājumiem, muskuļu šūnas no paša pacienta audiem kādu dienu varētu izmantot dažu sirds problēmu ārstēšanai. Bostonas Bērnu slimnīcas zinātnieki ir izstrādājuši veidu, kā audzēt skeleta muskuļu šūnas, kuras, implantējot žurku sirdīs, pārraida sirds dzīvībai svarīgos elektriskos signālus. Terapija galu galā varētu palīdzēt cilvēkiem ar patoloģiskiem sirds ritmiem.
Kad sirds pukst, elektriskie impulsi vispirms tiek ģenerēti sirds augšdaļā un izplatās pa muskuļiem, izraisot sirds augšējo kambaru kontrakciju. Pēc tam signāls sasniedz nelielu audu gabalu, ko sauc par atrioventrikulāro (AV) mezglu, un uz sekundes daļu palēninās, ļaujot sirds apakšējām kamerām jeb kambariem piepildīties ar asinīm. Pēc tam signāls tiek izplatīts uz sirds kambariem, ļaujot tiem sarauties.
Diemžēl AV mezgla funkcija dažkārt sabojājas. Pacientiem ar stāvokli, kas pazīstams kā pilnīga sirds blokāde, ko var izraisīt viens no vairākiem faktoriem: sirds slimība, attīstības defekts vai traumas operācijas laikā, AV mezgls ir pietiekami bojāts, lai elektriskais signāls netiek pārraidīts no augšdaļas uz apakšējās kameras, un sirds nedarbojas pareizi.
Sirdī implantēti elektrokardiostimulatori bieži var atrisināt problēmu – tie uztver elektrisko signālu sirds augšējā kamerā un pēc tam stimulē apakšējo kameru sarauties. Bet bērniem elektrokardiostimulatoriem ir daži trūkumi. Bērns var ātri izaugt no ierīces, un baterijas ir jāmaina ik pēc trīs līdz pieciem gadiem, tādēļ nepieciešamas atkārtotas operācijas. Mēs vēlējāmies mēģināt izveidot [šūnu] elektrisko tiltu bērniem ar AV mezgla problēmām, saka Duglass Kovens , šūnu biologs Bērnu slimnīcā, kurš vadīja jauno pētījumu.
Viena no galvenajām elektrokardiostimulatora bioloģiskās alternatīvas priekšrocībām ir tā, ka tas aug kopā ar bērnu, saka Deivids Latrops, aritmiju pētniecības grupas vadītājs. Nacionālais sirds plaušu un asins institūts , Nacionālo veselības institūtu nodaļa Bethesdā, MD.
Citas grupas arī izstrādā bioloģiskas alternatīvas elektrokardiostimulatoriem. Taču Kovena tehnika var piedāvāt priekšrocības, jo tā tieši pārraida pašas sirds elektriskos signālus, nevis ģenerē jaunu elektrisko signālu, kā to dara elektrokardiostimulators. Pieeja, ko izmanto Kovens, vairāk atgādina parasto sirds vadīšanas ceļu, saka Latrops. Šobrīd ir pāragri teikt, kas ir labāks. Viņš piebilst, ka abām metodēm ir jāturpina attīstīties, un tās ir gadu attālumā no klīniskās pārbaudes.
Kovens un komanda paņēma no žurkām skeleta muskuļu šūnas un pārnesa tās uz īpaši izstrādātu kolagēna sastatni. Atrodoties sastatnēs, šūnas izlīdzinās kanālā un izsaka proteīnu, kas starp šūnām rada nelielas poras, ļaujot tām pārraidīt elektriskos signālus.
Kad šo inženierijas audu daļas tika pārstādītas žurku sirdīs, jaunās šūnas integrējās esošajos sirds audos, veidojot elektriskus savienojumus ar esošajām šūnām. (Žurkām nebija sirds blokādes; Kovens saka, ka žurku sirdis ir pārāk mazas, lai tām būtu elektrokardiostimulatori, kas ir nepieciešami, lai žurka ar sirds blokādi dzīvotu pietiekami ilgi, lai pārstādītu šūnas.) Pētnieki izmantoja sirds optisko attēlveidošanu, lai parādītu, ka jaunās šūnas bija elektriski aktīvas, būtībā veidojot alternatīvu vadīšanas ķēdi. Rezultāti publicēti jūlija numurā American Journal of Pathology .
Kovens un komanda joprojām atrisina dažas terapijas nepilnības. Viņiem ir jāizstrādā šūnu implants, kas atdarinās īso AV mezgla aizkavēšanos, kas ir ļoti svarīga pareizai sirds darbībai. Tagad viņi pārbauda dažāda veida šūnas, piemēram, cilmes šūnas no asinīm vai kaulu smadzenēm, kuras varētu novirzīt uz diferenciāciju šūnā, kas vairāk līdzinās sirds šūnai. Zinātnieki sākotnēji izvēlējās skeleta muskuļu šūnas, jo tās ir viegli iegūstams resurss – šādas šūnas var iegūt no pacientiem, kuriem nepieciešams elektrokardiostimulators, veicot parasto muskuļu biopsiju, un tās nav jāaudzē īpašos apstākļos, kā tas ir ar cilmes šūnām. .
Pētnieki arī pārbauda terapiju ar lielākiem dzīvniekiem, kuru sirdis vairāk atgādina cilvēku sirdis. Tie izraisīs šiem dzīvniekiem sirds blokādi un implantēs gan elektrokardiostimulatorus, gan mākslīgos skeleta audus, lai noteiktu, vai mākslīgie audi var pārņemt elektrokardiostimulatoru.
Jo mazāk aparatūras kādam ievietosiet, jo labāk, saka Ivans Veselijs, biomedicīnas inženieris, kurš specializējas sirds audu inženierijā Losandželosas Bērnu slimnīcā. Tātad, ja vienīgā problēma ir trūkstošais vadīšanas ceļš, ir ļoti lietderīgi mēģināt pārveidot šo ceļu, nevis nodot visu sirdi elektrokardiostimulatoram.