Региональное информационное агентство
поиск по статьям и новостям

Российские ученые создали «виртуальное сердце»

20.08.2017, 16:01      Новости Соснового Бора
Исследовательская группа из МФТИ и Гентского университета (Бельгия) разработала первую реалистичную модель, которая воспроизводит сложное строение сердечной ткани. С ее помощью учёные надеются установить связь между структурными изменениями сердечной ткани и возникновением аритмии, сообщает ДокторПитер .

— В процессе старения вероятность возникновения аритмии увеличивается, отчасти это связано с появлением фиброза. У пациентов можно наблюдать уже только финальную картину строения сердечной ткани, но не сам процесс. Поэтому мы разработали математическую модель, которая смогла бы показать, какие факторы ведут к образованию того или иного типа фиброза, - объясняют в пресс-службе МФТИ.

Согласно статистике ВОЗ, сердечно-сосудистые заболевания являются самой частой причиной смерти в мире, из них около 40% случаев происходят внезапно и вызваны аритмией. Аритмия – это нарушение нормального ритма сокращения сердца. Сердце сокращается благодаря распространению электрических волн в сердечной ткани. Сердечная ткань состоит из разных клеток, электрические волны передают возбудимые клетки – кардиомиоциты. Кроме кардиомиоцитов в сердечной ткани есть не передающие электрическое возбуждение клетки, например, фибробласты. Если фибробластов становится слишком много, изменяется распространение волн. Такое нарушение называется фиброзом, оно является частой причиной аритмии. Наблюдать постепенное развитие аритмии у пациентов невозможно, но с помощью компьютерной имитации сердечной мышечной ткани можно было бы изучить взаимосвязь между клеточным строением ткани и развитием аритмии.

Чтобы построить достоверную модель, учёные собрали экспериментальные данные о формах клеток. Для этого они высадили культуру из сердечных клеток – кардиомиоцитов и фибробластов – в разных условиях. Всего было четыре случая: изолированные друг от друга клетки, клетки в составе единого монослоя и то же самое, но на подложке из нановолокон. Нановолокна имитируют внеклеточный матрикс, который задаёт структуру ткани в реальном сердце. Благодаря нановолокнам клетки вытягиваются в одном направлении, воссоздавая устройство сердечного мышечного волокна. Таким образом учёные собрали статистические данные о том, какой формы бывают фибробласты и кардиомиоциты и как они взаимодействуют между собой.

— Из-за того, что клетки сердечной ткани вытянуты в определённом направлении, ткань обладает так называемым свойством анизотропии. То есть электрические волны в разных направлениях распространяются по-разному. Если волны распространяются одинаково во всех направлениях (как, например, на слое без нановолокон), это называется изотропией, - объясняет Валерия Цвелая, аспирантка МФТИ.

Для имитации формирования сердечной ткани учёные взяли за основу математическую модель, которая широко используется в исследованиях роста тканей, и оптимизировали её с помощью собранных экспериментальных данных. Полученная модель смогла точно воспроизвести параметры форм клеток во всех четырёх случаях. С помощью электрода учёные стимулировали клетки в культуре, чтобы наблюдать распространение волн возбуждения. Также они моделировали поведение волн на виртуальных образцах сердечной ткани. Получилось, что по виртуальному слою сердечной ткани волны распространяются точно так же, как и по реальному, и в изотропном, и в анизотропном случаях. Это означает, что разработанную модель действительно можно использовать для изучения свойств сердечной ткани и возможных предпосылок аритмии.

Распространение волн на сердечных тканях моделировалось и раньше, но это были простые модели, которые не воспроизводили сложную форму клеток. Кроме того, в предыдущих симуляциях фибробласты располагаются случайным образом. Но реальные кардиомиоциты и фибробласты специфически взаимодействуют друг с другом, и это приводит к некоторой группировке клеток. Авторы же новой модели учли формы клеток и межклеточное взаимодействие, что делает компьютерную имитацию более похожей на сердечную ткань.

— Наша модель предсказывает такое же распространение волн, какое мы наблюдали в эксперименте, а значит, с ее помощью можно научиться предсказывать вероятность развития аритмии. То есть можно варьировать условия формирования ткани и смотреть, насколько вероятно развитие аритмии в этой ткани, – поясняет руководитель лаборатории биофизики возбудимых систем МФТИ профессор Константин Агладзе.

Вместе с тем, модель находится на первой стадии разработки. В ней ещё не учтены некоторые факторы, например, миграция и деление клеток, которые могут влиять на формирование ткани. Кроме того, сердце трёхмерное, а модель двумерная – учёным ещё предстоит расширить её до трёхмерной. Благодаря этому появятся новые возможности для исследования сердечных аритмий, связанных со структурой сердечной ткани.

Источник: mayaksbor.ru
 Читайте также:

Путину предложили перенести столицу за Урал

Глава наблюдательного совета Института демографии, миграции и регионального развития Юрий Крупнов предложил президенту России перенести столицу за Урал, сообщает РИА Новости с ссылкой на RT .По его мнению, наша страна "гиперцентрализирована": столичный регион "вобрал в себя практ..

Прогноз погоды в Сосновом Бору: 20.08.2017

Завтра, 20 августа, в Сосновом Бору прогнозируется облачность, возможны осадки ночью и небольшой дождь вечером. Температура +16...+21° С, ветер слабый юго-западного направления 3...5 м/с, шквалы до 6 м/с, давление на уровне поверхности 759...763 мм рт. ст., влажность воздуха 76....

NASA опубликовало схему сближения Земли с опасным астероидом

Американское космическое агентство NASA показало, как крупнейший из когда-либо приближавшихся к Земле астероидов подлетит к нашей планете, сообщает РИА Новости .Астероид Florence размером 4,4 километра пролетит на расстоянии в семь миллионов километров от нашей планеты. Предполож..

Осенью цены на лекарства подрастут

Цены на некоторые лекарства в России всегда растут осенью, так как это сезон простудных заболеваний, но подорожания сильнее инфляции не ожидается, потому что в стране стабильная экономическая обстановка, а власти серьезно регулируют фармацевтический рынок, считает директор по раз..

Миллионы на трубы

Как сообщила начальник отдела ЖКХ Наталья Трехонина, заключен ряд соглашений с жизнеобеспечивающими предприятиями города на проведение ремонтных работ, позволяющих повысить эффективность систем тепло- и водоснабжения. По областной программе «Энергетика» заключены два соглашения с..

Микробы в Коваше, тайна перевала Дятлова, новый брат и Кубок мира. Сосновый Бор за неделю

Неделя прошла под знаком ремонта дорог. Вовсю шла работа на развязке Копорского шоссе, движение запустили 17 августа.За неделю «Маяк» успел найти в бездонной сети интернет много интересного и рассказать читателям:- О таинственном заброшенном бункере, обнаруженном в районе пере..

Недалеко от Ковашей найдено тело мужчины в спецовке СУСа

В лесном массиве недалеко от деревни Коваши найдены останки мужчины, одетого в спецодежду с надписью СУС. Об этом сообщают в правоохранительных органах.Как удалось выяснить "Маяку", 17 августа около пяти часов вечера житель деревни Коваши наткнулся на умершего мужчину в районе оз..

Естественная убыль населения в РФ в I полугодии выросла почти в 4 раза

Население РФ за январь-июнь 2017 года снизилось на 17 тыс. человек, на 1 июля 2017 года составляло 146,8 млн человек, сообщил Росстат.Население РФ за 2016 год увеличилось на 267,3 тыс., за 2015 год - на 277,4 тыс. человек. Число родившихся в РФ в I полугодии 2017 года с..

Мнение редакции интернет сайта riasv.ru никогда не совпадает с мнением, высказанным в новостях.

Пользовательское соглашение   |   Контактная информация   |   Города
Copyright © 2014-2017 riasv.ru - региональное информационное агентство