Анна Карпова /

Константин Агладзе: Как заштопать сердце

В гостинице «Украина» прошла заключительная лекция из научного цикла, организованного Правительством Москвы, Департаментом науки, промышленной политики и предпринимательства города Москвы, при поддержке проекта «Сноб». Лауреат премии «Сноб. Сделано в России — 2013» биофизик Константин Агладзе прочитал лекцию о том, как ученые моделируют в лаборатории работу сердечной мышцы

+T -
Поделиться:
Фото: Юлия Майорова
Фото: Юлия Майорова
Константин Агладзе

В чем состоит роль сердца? Мы привыкли говорить: «сердце радуется», «сердце разбито». Но это как если бы я сказал, что двигатель в моей машине иногда радуется, а иногда страдает. На самом деле сердце — это насос, который обеспечивает циркуляцию крови. Звучит примитивно, но все не так просто. Сердце способно реагировать на изменения в нашей жизни: когда нам надо бежать, сердце качает кровь быстрее, а когда мы ложимся спать, сердце работает медленнее. При этом сердце должно гнать по сосудам кровь ровно с такой силой, чтобы не повредить очень нежные и чувствительные кровяные клетки (инженерам, проектирующим всевозможные аппараты искусственного кровообращения, эта задача дается не без труда).

Фото: Юлия Майорова
Фото: Юлия Майорова
Александр Просвиряков

Сердце — сложная многоклеточная система, которая состоит из кучи мышечных волокон. Камеры желудочков и предсердий сокращаются по очереди, издавая заветное «тук-тук». Очень важно, чтобы работа всех составляющих сердца была скоординирована: каждая клетка должна знать, в какой момент сократиться, а в какой момент расслабиться. Откуда они это знают? У сердца есть проводящая система, которая обеспечивает прохождение электрического сигнала — вот он-то и координирует работу сердечных клеток.

Фото: Юлия Майорова
Фото: Юлия Майорова
Марина Геворкян

Но иногда бывает, что вроде у человека все нормально, а потом бабах! Сердце колотится 150 ударов в минуту — тахиаритмия, очень неприятно. Вызван этот сбой так называемым re-entry — вихрем, вращающейся волной возбуждения, которая возникает в сердечной мышце. Работа сердца в таком режиме приводит к массе повреждений, эдакая сердечная феодальная раздробленность: согласованной работы больше нет, каждый кусочек сердца сокращается по-своему. Сердце работает на износ, но не качает кровь ни для организма, ни для себя, оказываясь в состоянии ишемии — крайнего кислородного голодания.

Фото: Юлия Майорова
Фото: Юлия Майорова
Наталья Старокожева

Снять это состояние можно очень мощным разрядом тока. Мы видим в сериалах, как врачи скорой помощи при остановке сердца используют специальные приборы, дают разряд, кричат «Мы его теряем!», потом снова разряд, и кардиограмма показывает, что сердце запустилось. Врачи эмпирически установили, что если давать небольшие импульсы возбуждения с некоторой амплитудой, то сердцу можно помочь выйти из состояния re-entry. Только они не до конца понимали, почему это работает.

Фото: Юлия Майорова
Фото: Юлия Майорова
Ольга Сушкова

Ответ дала биофизика. Биофизики разобрали сердце на отельные клетки-миоциты и для простоты изучения выложили их в простой слой сердечной ткани. С помощью этой модели одни ученые занялись регенеративной медициной: если вы научились создавать кусочки тканей с определенной архитектурой, то почему бы не применить эти знания для заштопывания больного сердца. Тем временем другие ученые поставили своей целью создание простых моделей сердечной ткани, пригодных для тестирования новых лекарств.

Фото: Юлия Майорова
Фото: Юлия Майорова
Илья Хорьков (справа)

Эти исследования, в частности, привели к выводу, что врачам необязательно точно определять место, куда поставить электрод для подачи электрического импульса. Главное — попасть точно в ту фазу, когда в тканях сердца проходит деструктивная волна, тогда импульс эту волну убьет. Этот вывод был опубликован в The American Journal of Psychology в 2007 году.

Фото: Юлия Майорова
Фото: Юлия Майорова
Павел Макеев

В этом же году колоссальный прорыв в медицине совершил японский ученый Синъя Яманака, который научился перепрограммировать клетки. Дело в том, что одни и те же лекарства могут работать на сердечных тканях человека и не работать на сердечных тканях, например, мышей. Тогда результаты исследований на животных нельзя использовать в человеческой медицине. А взять человеческие клетки ученым неоткуда: мы можем препарировать сердце мышат, но с людьми это не сработает.

Фото: Юлия Майорова
Фото: Юлия Майорова
Регина Хомская, Владимир Хомский

Яманака показал, что можно взять клетки кожи — простые фибробласты — и перевести их в так называемое индуцированно-плюрипотентное состояние. Это значит, что клетки теряют свою специализацию и по сути превращаются в стволовые клетки. Такие клетки могут дать начало любой ткани. Их можно перепрограммировать и в нервные клетки, и в почечные, и в сердечные. На искусственной ткани из таких клеток, перепрограммированных в кардиомиоциты, биофизики и стали проверять эффективность всевозможных антиаритмиков — лекарств от тахиаритмии. Более того, метод Яманака скоро ляжет в основу пациенто-зависимой терапии: вполне возможно взять клетку у конкретного человека и проверить, к какому лекарству она будет чувствительнее. Таким образом, современные достижения биофизики и клеточной инженерии закладывают основы для медицины будущего.

Фото: Юлия Майорова
Фото: Юлия Майорова
Константин Агладзе
Теги: События