Исследователи из МФТИ и Боннского университета (Германия) показали, что сердечные ткани разного происхождения могут синхронно сокращаться.
При инфаркте миокарда часть сердца просто погибает: сердечные клетки, лишенные кислорода, отмирают, и далее на их месте появляется рубец из соединительной ткани, которая ни сокращаться, ни проводить электрические импульсы не может. Естественно, поврежденное сердце плохо качает кровь.
Было бы здорово, если бы на погибший участок можно было поставить заплатку из здоровой сердечной ткани – тогда сердце смогло бы работать, как раньше. И на первый взгляд, тут нет ничего невозможного, сейчас ведь в лабораториях в изобилии выращивают разные клетки, это стало едва ли не рутинной процедурой.
Однако тут есть одна проблема: та заплатка, которую мы вырастили, должна наладить контакт с остальным сердцем – электрический импульс, побуждающий мышечные волокна сокращаться в строго определенном порядке и ритме (а в сердце и порядок, и ритм исключительно важны), должен без проблем перескакивать на пересаженную ткань. Исследователи из Московского физико-технического института (МФТИ) вместе с коллегами из Боннского университета под руководством К. И. Агладзе попытались выяснить, появится ли связь между образцами сердечной ткани, выращенными независимо друг от друга.
В эксперименте сердечные клетки новорожденных крыс росли в емкости с двумя отделениями, между которыми стояла непроницаемая перегородка; в оба отделения клетки высаживали с интервалом в три дня, так что один образце ткани оказывался на три дня старше другого. Через какое-то время перегородку убирали, чтобы оба образца «встретились» друг с другом, и один из них стимулировали электрическим разрядом. Оказалось, что волна возбуждения спокойно распространяется и на другой образец, несмотря на то, что оба росли по отдельности и вообще отличаются по возрасту.
Затем эксперимент повторили, но уже с клетками разного происхождения – на сей раз на лабораторном столе встречались сердечная ткань мыши и сердечная ткань крысы. Однако, несмотря на то, что крыса и мышь – разные виды, их сердечные ткани смогли найти общий язык.
Поначалу исследователи подавали электрический сигнал с помощью обычного электрода. И здесь возникал вопрос: а что, если второй образец возбуждается от поля, исходящего от электрода, а вовсе не от первого образца? Чтобы исключить такую возможность, опыты повторили с клетками мыши, которых снабдили фоточувствительным белком родопсином – такие клетки, если их освещали, генерировали электрический импульс. Никакого электрода и поля тут уже не было, но, если модифицированные мышиные клетки стимулировали светом, то вслед за ними возбуждались и клетки в соседнем образце ткани. Полностью результаты экспериментов опубликованы в Biomaterials Science.
Правда, как отмечают авторы работы, в передаче возбуждения с образца на образец была одна особенность: при переходе через границу волны некоторых частот немного затухали. Так что, если мы собираемся делать подобные сердечные заплатки для использования в клинике, то нужно все-таки выяснить, не могут ли такие особенности стать причиной некоторых аномалий в сердечном ритме.
Лаборатория Константина Агладзе в МФТИ давно занимается тканевой инженерией сердца (о некоторых достижениях в этой области можно узнать из интервью Константина Игоревича), так что, очевидно, тут в скором времени стоит ждать новых результатов.
Автор: Кирилл Стасевич