211service.com
Biologická náhrada za kardiostimulátory
Přibližně 200 000 lidí ve Spojených státech dostane každý rok kardiostimulátory – ale mít bateriově napájené zařízení pro ovládání srdce není zdaleka optimální, zvláště u dětí, protože vyžaduje opakované operace.
Upravená tkáň zajišťuje elektrické spojení mezi síněmi (nejsou zobrazeny) a komorami (vlevo). Implantované buňky se zobrazují pouze zeleně, zatímco srdeční buňky jsou červené a zelené. Takové implantáty tkáňového inženýrství mohou nahradit kardiostimulátory. (S laskavým svolením Douglase Cowana, Dětská nemocnice v Bostonu.)
Podle nových zjištění by svalové buňky z pacientovy vlastní tkáně mohly být jednoho dne použity k léčbě některých srdečních problémů. Vědci z Dětské nemocnice v Bostonu vymysleli způsob, jak vypěstovat buňky kosterního svalstva, které po implantaci do srdce krys přenášejí životně důležité elektrické signály srdce. Terapie by nakonec mohla pomoci lidem s abnormálním srdečním rytmem.
Když srdce bije, elektrické pulsy jsou nejprve generovány v horní části srdce a šíří se svalem, což způsobuje kontrakci horních komor srdce. Signál poté dosáhne malého kousku tkáně zvaného atrioventrikulární (AV) uzel a na zlomek sekundy se zpomalí, což umožní dolním komorám nebo komorám srdce se naplnit krví. Signál se poté šíří do komor a umožňuje jim kontrakci.
Bohužel funkce AV uzlu se občas zvrtne. U pacientů se stavem známým jako kompletní srdeční blok, který může být vyvolán jedním z několika faktorů: srdečním onemocněním, vývojovou vadou nebo úrazem během operace, je AV uzel poškozen natolik, že elektrický signál není přenášen z horní do dolních komor a srdce selhává správně.
Kardiostimulátory implantované do srdce mohou často problém vyřešit – zaznamenají elektrický signál v horní komoře srdce a poté stimulují dolní komoru ke kontrakci. Ale u dětí mají kardiostimulátory určité nevýhody. Dítě může ze zařízení rychle vyrůst a baterie se musí vyměnit každé tři až pět let, což vyžaduje opakované operace. Chtěli jsme se pokusit vytvořit [celulární] elektrický most pro děti s problémy s AV uzly, říká Douglas Cowen , buněčný biolog z dětské nemocnice, který vedl novou studii.
Jednou z hlavních výhod biologické alternativy ke kardiostimulátoru je to, že poroste s dítětem, říká David Lathrop, vedoucí skupiny pro výzkum arytmií. Národní institut srdce, plic a krve , divize National Institutes of Health v Bethesdě, MD.
Jiné skupiny také vyvíjejí biologické alternativy ke kardiostimulátorům. Cowenova technika však může nabídnout výhody, protože přímo přenáší vlastní elektrické signály srdce, spíše než generuje nový elektrický signál, jako to dělá kardiostimulátor. Přístup, který Cowen používá, se více podobá normální dráze vedení srdce, říká Lathrop. Je příliš brzy říkat, co je v tuto chvíli lepší. Dodává, že obě techniky potřebují další vývoj a do klinického testování je dělí roky.
Cowen a tým odebrali buňky kosterního svalstva z krys a přenesli je do speciálně navrženého kolagenového lešení. Když jsou v lešení, buňky se zarovnají do kanálu a exprimují protein, který vytváří malé póry mezi buňkami, což jim umožňuje přenášet elektrické signály.
Když byly části této upravené tkáně transplantovány do srdcí potkanů, nové buňky se integrovaly do stávající srdeční tkáně a vytvořily elektrické spojení s existujícími buňkami. (Krysy neměly srdeční blok; Cowen říká, že krysí srdce jsou příliš malá na to, aby měla kardiostimulátory, které jsou nezbytné k udržení krysy se srdečním blokem naživu dostatečně dlouho na transplantaci buněk.) Vědci použili optické zobrazení srdce, aby ukázali, že nové články byly elektricky aktivní a v podstatě tvořily alternativní vodivý obvod. Výsledky se objeví v červencovém vydání American Journal of Pathology .
Cowan a jeho tým stále řeší nějaké chyby v terapii. Potřebují navrhnout buněčný implantát, který bude napodobovat krátké časové zpoždění AV uzlu, což je klíčové pro správné fungování srdce. Nyní testují různé typy buněk, jako jsou kmenové buňky z krve nebo kostní dřeně, které by mohly být nasměrovány k diferenciaci na buňku, která se více podobá buňce srdce. Vědci zpočátku zvolili buňky kosterního svalstva, protože jsou snadno získatelným zdrojem – takové buňky lze získat od pacientů, kteří potřebují kardiostimulátor, rutinní svalovou biopsií a není třeba je kultivovat za zvláštních podmínek, jako je tomu v případě kmenových buněk. .
Terapii vědci testují i na větších zvířatech, jejichž srdce se více podobá tomu lidskému. U těchto zvířat vyvolají srdeční blok a implantují jim jak kardiostimulátory, tak umělou kosterní tkáň, aby určili, zda umělá tkáň může převzít kardiostimulátor.
Čím méně hardwaru do někoho vložíte, tím lépe, říká Ivan Veselý, biomedicínský inženýr, který se specializuje na inženýrství srdeční tkáně v dětské nemocnici v Los Angeles. Pokud je tedy jediným problémem chybějící vodicí dráha, dává velký smysl pokusit se tuto dráhu přepracovat, než převádět celé srdce na kardiostimulátor.