По данным ВОЗ, сердечно-сосудистые заболевания являются причиной наибольшего количества смертей во всем мире. Около 40% этих смертей происходят внезапно и вызваны аритмией, состоянием, при котором сердцебиение происходит нерегулярно.
Сокращения сердца инициируются распространением электрических волн в сердечной ткани. Хотя ткань состоит из разных типов клеток, электромеханическую функцию сердца выполняют кардиомиоциты. В дополнение к ним сердечная ткань содержит не возбуждаемые клетки, то есть клетки, неспособные к электрическому возбуждению, такие как клетки соединительной ткани, фибробласты. Образование избыточной волокнистой соединительной ткани называется фиброзом. И фиброз влияет на распространение волн и часто приводит к аритмии.
Чтобы построить надежную и точную модель, исследователи собрали экспериментальные данные о формах клеток. С этой целью сердечные клетки, кардиомиоциты и фибробласты, культивировали в различных условиях. В результате исследователи получили статистические данные о формах этих клеток и их взаимодействии.
Чтобы воспроизвести образование сердечной ткани, исследователи взяли математическую модель, которая широко применяется для изучения роста ткани, и оптимизировали ее с использованием собранных экспериментальных данных.
Полученная ими модель обеспечила детальное и точное воспроизведение параметров формы ячейки в каждом из четырех случаев. Чтобы наблюдать распространение волн возбуждения, исследователи стимулировали клетки в культуре электродом. Они также имитировали распространение волн в виртуальной сердечной ткани и обнаружили, что картина распространения волны точно воспроизводила экспериментально наблюдаемое поведение как для изотропных, так и для анизотропных случаев. Это означает, что предлагаемая модель действительно может быть использована для изучения свойств сердечной ткани и различных факторов риска развития аритмий.
Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.
Ранее ученые выяснили, как марганец помогает стафилококку убивать сердце.
