Wirtualne serce pozwala pogłębić wiedzę o powszechnej chorobie
Badania naukowe nieustannie ujawniają wiele cudów. Najnowszy z nich, opracowany za pomocą nowatorskiej technologii, to wirtualne serce, które pozwala dotrzeć do nowych informacji o jednej z najpowszechniej występujących na świecie chorób serca. Naukowcy z Wydziału Fizyki i Astronomii Uniwersytetu w Manchesterze opracowali zaawansowany model obliczeniowy prawidłowego pod względem anatomicznym serca owcy. Powstał na bazie serii bardzo cienkich plastrów serca, obrazowanych w 2D, z których następnie zbudowano za pomocą programu komputerowego model 3D. Rekonstrukcja obejmuje szczegóły złożonej struktury włóknistej tkanki i segmentację przedsionków serca w znane, charakterystyczne obszary przedsionkowe. Następnie do modelu włączone zostały modele jednokomórkowe uwzględniające informacje o aktywności elektrycznej różnych części przedsionkowych obszarów serca. Wówczas wirtualne serce wykorzystano do przeanalizowania migotania przedsionków (AF) Profesor Henggui Zhang, który kierował badaniami, wyjaśnia powód, dla którego na przedmiot analizy wybrano AF: "Migotanie przedsionków (AF) dotyka niemal 1,5% światowej populacji. W Wlk. Brytanii schorzenie, które powoduje nieregularną akcję serca, zdiagnozowano u ponad 500.000 pacjentów. Wiadomo, że zwiększa ono ryzyko i ciężkość udaru. Jednak mimo jego prewalencji niewiele wiadomo o przyczynach AF. Mieliśmy nadzieję, że nasz model pozwoli zrozumieć mechanizmy choroby, aby ostatecznie pomóc w opracowaniu lepszych metod leczenia". AF występuje wtedy, kiedy nieprawidłowe impulsy elektryczne niespodziewanie zaczynają pobudzać przedsionki serca. Impulsy te przeważają nad naturalnym węzłem zatokowo-przedsionkowym, który nie jest w stanie już kontrolować rytmu serca. To powoduje desynchronizację skurczów mięśnia oraz obniżenie jego sprawności i wydajności. Profesor Zhang wraz zespołem skupił się na analizie czynników wywołujących AF. Naukowcy wywoływali zmienne fale elektryczne, które przechodziły przez żyłę i otaczającą tkankę przedsionków. Następnie przestudiowali wpływ, jakie wywarły na pozostałą część serca. Naukowcy wywnioskowali, że kluczem do zainicjowania AF są regionalne różnice w aktywności elektrycznej tkanki serca, nazwane heterogenicznością elektryczną. Największa różnica elektryczna wystąpiła między żyłą płucną a lewym przedsionkiem, co może do pewnego stopnia wyjaśniać, dlaczego obszar żyły płucnej jest powszechnym źródłem nieregularnego rytmu serca. Profesor Zhang zauważa: "W toku badań po raz pierwszy zidentyfikowana została specyficzna rola heterogeniczności elektrycznej i struktury włóknistej w inicjowaniu i rozwoju AF. Dotychczas nie było możliwości zbadania udziału tych dwóch czynników oddzielnie, ale dzięki naszemu modelowi obliczeniowemu byliśmy w stanie wyraźnie zaobserwować, że zarówno heterogeniczność elektryczna, jak i struktura włóknista powinny być brane pod uwagę w projektowaniu strategii terapeutycznych w leczeniu AF". Kolejne zadanie, jakie stoi przed profesorem Zhangiem i jego zespołem, polega na znalezieniu sposobu oddziaływania na przewodnictwo elektryczne w konkretnych obszarach serca, aby lepiej chronić przed AF. Naukowcy zamierzają również wykorzystać wirtualne serce do pogłębienia wiedzy o AF, aby poczynione w ten sposób odkrycia zastosować w opracowywaniu skuteczniejszych terapii. Profesor Zhang podsumowuje: "Jesteśmy naprawdę podekscytowani potencjałem, jaki przedstawia nasze wirtualne serce w badaniach nad tym niewiarygodnie złożonym organem. Dzięki połączeniu fizyki i biologii mamy nadzieję uporać się z wieloma, pozostającymi bez odpowiedzi pytaniami dotyczącymi migotania przedsionków - schorzenia, które będzie coraz powszechniejsze wraz z wydłużaniem się życia ludzi".Więcej informacji: Uniwersytet w Manchesterze http://www.manchester.ac.uk/
Kraje
Zjednoczone Królestwo