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:

В Ботанический сад приглашают волонтёров

За небольшую помощь в работе сотрудникам все желающие смогут посетить главный городской питомник растений абсолютно бесплатно.Помощникам предстоит возить песок, мыть кашпо, опрыскивать растения и убирать сухие листья. Все это — за бесплатное посещение питомника растений. ..

Без дефицита

Более 2,15 миллиардов рублей — в такой сумме определен бюджет Соснового Бора на следующий, 2018 год. 1 ноября глава администрации Владимир Садовский передал проект городского бюджета главе муниципального образования, председателю совета депутатов Алексею Иванову.Главный финансовы..

ВФМС‑2017 в Сочи: как это было

«И как там в Сочи?» — этот вопрос одним из первых задают все, с кем я вижусь. Невольно начинаешь задумываться: действительно, а как там было? Конечно, круто. Со всеми недочётами в организации, с бессонными ночами, с невозможностью раздвоиться, чтобы попасть на несколько интересны..

Загадка второго реактора, к кому ушли деньги клиента и что появится на Новый год. Сосновый Бор за неделю

13-17 ноября 2017 года. Середина ноября, а морозами пока и не пахнет. Даже не верится, что в прошлом году в ноябре уже ходили на лыжах.Правда, потом снег растаял и ждали его очень долго… Хочется верить, что в этом году все будет как полагается: зима начнется в декабре и продли..

Из Новоладожского канала в Ленобласти спасли упавших в ледяную воду

Как сообщает пресс-служба ГУ МЧС РФ по Ленобласти, по легенде учений, спасали упавшего за борт с лодки и провалившегося под лед, при помощи надувного трапа достали человека из полыньи, сообщает издание "47 news" .Также в тренировке приняли участие сотрудники Государственной инспе..

Медведев поручил РЖД возобновить продажу билетов в плацкартные вагоны

Премьер-министр России Дмитрий Медведев 16 ноября дал поручение РЖД и ведомствам возобновить в середине ноября продажи билетов в плацкартные вагоны, сообщает Фонтанка ру .«Есть целый ряд резонансных вещей. Не так давно обсуждался вопрос о приостановке продажи билетов на плацка..

Россияне выберут название для моста через Керченский пролив

В четверг на специальном сайте http://назовимост.рф/ открылось онлайн-голосование за название строящегося моста. Об этом пишут РИА Новости .На выбор предложено пять наиболее популярных вариантов: Крымский, Керченский, Тузлинский, Мост Дружбы или Мост Воссоединения. Голосование пр..

Кадастровая палата: работа над ошибками

Филиал ФГБУ «ФКП Росреестра» по Ленинградской области информирует о порядке исправления технических ошибок в сведениях Единого государственного реестра недвижимости (ЕГРН). Об этом сообщает Пресс-служба филиала ФГБУ «ФКП Росреестра» по Ленинградской области.Техническую ошибку ..

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