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:

Роспотребнадзор рассказал о гриппе в России и предупредил об опасности ОРВИ в Финляндии

На второй неделе января (к 14 января), по данным Роспотребнадзора , в России была отмечена низкая заболеваемость гриппом и ОРВИ. Превышение недельных эпидемических порогов заболеваемости ОРВИ и гриппом было зарегистрировано всего в 3-х субъектах Российской Федерации.Однако при..

Как проголосовать на другом избирательном участке, если по месту жительства не получается

Председатель избирательной комиссии Ленинградской области Михаил Лебединский сообщил о новом порядке голосования избирателей по месту нахождения (вместо открепительных удостоверений).Как отметил он, заявление о желании голосовать не по месту регистрации, а на другом избиратель..

В Петербурге появятся умные светофоры

В Петербурге начнут устанавливать умные светофоры. Правда, пока сроки реализации проекта не называют.Новые приборы будут оснащены специальными сенсорами. Как только пешеход будет приближаться на опасное расстояние к проезжей части, светофор будет менять цвета с красного на зел..

Кошек, собак и прочих любимцев теперь можно провезти в поезде по электронному билету

РЖД ввела электронные билеты в поезда дальнего следования для домашних питомцев, которые можно оформить на сайте перевозчика, сообщает РИА Новости ."В целях повышения качества обслуживания и для удобства пассажиров на сайте ОАО "РЖД" появилась возможность оформить электронную ..

В Сосновом Бору начался прием заявлений в 1 класс

С 15 января в Сосновом Бору начат прием заявлений в 1-ые классы на следующий учебный год. Работает "горячая линия" по вопросам приема в 1-ые классы: тел. 2-99-72 - Шустрова Наталия Николаевна, заместитель председателя Комитета образованияНа первом этапе (по 30 июня) в школу за..

Сосновоборское общество инвалидов объявило новый график работы

В сосновоборской организации инвалидов изменился график работы офиса.Теперь приём ведётся дважды в неделю: вторник и четверг с 10.00 до 14.00.TelegramХотите получать самые актуальные новости сайта на свои мобильные устройства? Подписывайтесь на наш канал в Telegram!Поделитесь:..

«Объединяющая энергия атома» объединит сосновоборцев на уникальной выставке в художественном музее

17 января в художественном музее современного искусства состоится презентация уникальной фотовыставки в рамках реализации совместного проекта двух мировых лидеров в сфере производства атомной энергии - АО «Концерн Росэнергоатом» и «Electricite de France» (EDF) (Франция). Об этом ..

Сосновоборские полицейские просят не вестись на БАДы

Заместитель начальника ОМВД города Константин Островский обратился к населению с предупреждением - участились случаи продажи пенсионерам так называемых БАДов – биологически активных добавок.На минувшей неделе несколько пенсионеров лишились своих сбережений, купив у мошенников ..

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