Свойства мышц сердца различаются на клеточном уровне, выяснили уральские ученые с немецкими коллегами. Они узнали, что клетки миокарда (кардиомиоциты) в зависимости от участка сердца сокращаются по-разному. Так, больше всего сокращаются клетки внутреннего слоя желудочка, чуть меньше — внешнего, а самый слабый сократительный ресурс — у клеток папиллярной мышцы. Это открытие поможет лечить участки сердца таргетировано и снизить побочные эффекты от лекарств. Статья с описанием опытов опубликована в Journal of Molecular and Cellular Cardiology.
Сначала ученые предполагали, что сократительные свойства кардиомиоцитов зависят от их анатомического месторасположения, подстраиваясь под последовательность их активации. Однако исследования показали другую картину.
«В ходе экспериментов мы обнаружили, что система устроена сложнее и сократимость клеток сердца зависит не от их близости или удаленности от центра желудочка, а определяется преимущественно их функционалом в работе сердца», — поясняет Анастасия Хохлова, руководитель исследований, доцент кафедры экспериментальной физики УрФУ, старший научный сотрудник лаборатории трансляционной медицины и биоинформатики ИИФ УрО РАН.
Это открытие важно для изучения чувствительности мышц сердца, их реакций на воздействие теми или иными лекарствами.
«Мы считаем, что при фармакологическом воздействии регионы миокарда будут вести себя неодинаково, что даже на отдельные клетки нужно воздействовать по-разному. Эти знания важны для развития технологий адресной доставки лекарств к больному органу или его конкретному участку, в нашем случае — к миокарду и его регионам. Эти технологии активно разрабатываются и в Уральском федеральном университете. В будущем результаты наших исследований могут способствовать уточнению доз лекарственных препаратов и избавлению пациентов от нежелательных побочных эффектов», — комментирует Анастасия Хохлова.
На следующем этапе исследований ученые планируют изучить реакцию клеток миокарда в условиях сердечных патологий и выработать способы ее нормализации.
Отметим, в научную группу вошли сотрудники Уральского федерального университета (УрФУ, г. Екатеринбург), Института иммунологии и физиологии Уральского отделения РАН (ИИФ УрО РАН) и Фрайбургского университета (Германия). Работу поддержали Правительство Российской Федерации в рамках государственной программы поддержки фундаментальных научных исследований, Немецкий исследовательский фонд и Фонд Берингера Ингельхайма (Германия).
Справка
Миокард — мышечная ткань сердца, которая, сокращаясь, обеспечивает движение крови в организме. Раньше считалось, что сердце представляет собой гомогенный орган, состоящий из одинаковых клеток. С 1980-х годов стало известно, что разные участки миокарда структурно и функционально неоднородны. Позже выяснили, что неоднородность нужна для оптимизации работы сердца.
- Ученые исследовали неоднородность клеток на оборудовании Фрайбургского университета с помощью метода карбоновых волокон. Установка германских коллег позволила прикрепить к мембране клетки миокарда карбоновые волокна толщиной 10-12 микрометров (размер меньше человеческого волоса). Таким образом ученые механически нагрузили клетку, создав условия, приближенные к реальным. Например, когда организм испытывает физическую нагрузку, желудочек перекачивает больше крови, чем обычно, и стенки желудочка (соответственно, и клетки) растягиваются.
- Растягивая клетки и сравнивая их поведение с поведением нерастянутых клеток, ученые проанализировали, как механическая нагрузка влияет на кардиомиоциты и каким образом меняется сила сокращения. В результате опытов выяснили, что у клеток папиллярных мышц, внутреннего и внешнего слоев левого желудочка сердца различаются амплитуда силы сокращений, продолжительность сокращений и изменение силы сокращений при растяжении.
УрФУ — один из ведущих вузов России со столетней историей, один из лидеров программы «Приоритет–2030», № 1 в стране по объемам приема. Расположен в Екатеринбурге — столице Всемирных летних студенческих игр 2023 года, городе-победителе отбора Правительства России на создание университетских кампусов. Вуз выполняет функции проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (НОЦ).
УрФУ оперативный — в телеграм.