Лечение аритмии будущего — биологические кардиостимуляторы

Израильские ученые открыли новый тип калиевых каналов в клетках водителя сердечного ритма. Новое открытие поможет лучше понять природу нарушений ритма, а также даст возможность разработать новые биологические методы лечения аритмий. Регулярный и правильный ритм сердца играет решающую роль для доставки насыщенной кислородом крови и с ней питательных веществ во все органы и ткани нашего организма. Он задается и регулируется специальными клетками сердечной мышцы, называемых пейс-мейкерами (от английского слова «pace» — ритм). Эти пучки клеток выдают электрические импульсы, распространяя возбуждения и сокращения по всему сердцу.

Дисфункция в этом механизме может привести к нерегулярному или неправильному сердцебиению, известному как аритмия. Это опасное состояние сердца, так как при неверном ритме — нарушается гемодинамика и природный ток крови в самых камерах сердца, что может привести к образованию тромбов, также непоследовательное сокращение камер сердца делает сердечный выброс менее эффективным. Если аритмия столь тяжелая, что вызывает серьезные гемодинамические нарушения, то единственным лечением в таком случаи является имплантация искусственного стимулятора ритма. Жизнь с таким устройством имеет множество ограничений, к тому же присутствие инородного тела несет свои риски и осложнения. Но результаты работы команды израильских ученых дают надежду, что и этому методу придет лучшая альтернатива.

Открытие новых калиевых каналов

На сегодняшний день, ученым известно, что многие случаи наследственных аритмий, возникающие в пейс-мейкерных узлах сердца могут быть связаны с функциональными дефектами мембранных каналов, отвечающих за передачу натрия, калия и кальция. Недавно профессор Бернард Аттали из Тель-Авивского университета и его коллеги обнаружили, ранее неизвестный тип калиевых каналов в пейс-мейкерной ткани сердца, который принимает участие в регулирование ритма сердцебиение. Ученые предполагают, что некоторые случаи необъяснимой ранее аритмии могут быть прослежены из-за нарушений именно в этом типе каналов.

Разработка и использования методов молекулярного целевого лечения этих калиевых каналов может быть важным этапом на пути замены искусственных кардиостимуляторов в пользу биологических вариантов. Для дальнейшего исследования физиологии биологических кардиостимуляторов и пейс-мейкерных клеток, ученые под руководством профессора Аттали обратились к полипотентным стволовым клеткам, выделенным из человеческих тканей. Дифференцированные в сердечную ткань, эти клетки начали автоматически биться как маленькое человеческое сердце. Наблюдая запись электрической активности клеток, исследователи обнаружили существование нового канала в работе пейс-мейкерных узлов. Содействуя движению калия из клеток водителя ритма, этот канал запускает реполяризацию клеток — возвращение клеточной мембраны из состояния «возбуждения» в состояние «отдыха» — и автоматически возобновляет, или «перезагружает» цикл сердца. Обнаружив этот канал в эмбриональном сердце, исследователи показали, что он существует и во взрослом сердце. Это открытие намного улучшает врачебное понимание функции водителей ритма сердца, которая была предметом научных дискуссий и исследований на протяжении целого века. Следующим важным шагом стали поиски мутаций в гене, кодирующем эти калиевые каналы, и это исследование уже идет в медицинском центре «Шиба».

Лечении аритмии биологическим путем

Задача ученых — понять, есть ли генетические заболевания, связанные с этим каналом, например аритмии в молодом возрасти без явной причины. Если мутация обнаружится, исследователи могут начать поиск лекарственных препаратов, которые смогут прицельно влиять на этот канал. Конечная цель должна быть в лечении сердечной аритмии изменением биологическим путем свойств водителя сердечного ритма, а не полагаясь на искусственные электрические кардиостимуляторы. Также, по словам ученых, одним из возможных решений может быть пересадка здоровых пейс мейкерных клеток, полученных из собственных стволовых клеток пациента, замена дефектных водителей ритма и восстановление правильного ритма сердца. Этот метод может стать хорошей альтернативой искусственного кардиостимулятора, так как поможет избежать распространенного риска отторжения трансплантата, а также дискомфортом и ограничений связанных с имплантированным электронным устройством.

Будущие перспективы

Хоть и современная медицинская наука пока что не может дать все ответы на тонкие молекулярные механизмы генерации сердечного ритма пейс-мейкерними клетками, и о полном отказе от электронных водителей ритма еще рано говорить, благодаря усилиям израильских ученых есть все основания надеяться, что это время не за горами. Безусловно, в будущем генная и клеточная терапия будет решать многие проблемы в различных областях медицины.