Сегодня сердечные заболевания являются основной причиной смерти в развитых странах. Внезапная сердечная смерть, сопровождающаяся внезапной сердечной недостаточностью, особенно важна. В нормальных ситуациях сердце действует как насос, в котором порядок сокращения и перекачивания крови вызван небольшими изменениями электрических свойств клеток миокарда.
Многие случаи внезапной смерти происходят из-за проблем с синхронизацией этого электрического порядка, что приводит к нескоординированному сокращению сердца, известному как фибрилляция желудочков. В этом состоянии сердце не может перекачивать кровь, и смерть наступает в течение нескольких минут, если не применяется дефибрилляторный разряд.
Одним из возможных триггеров фибрилляции желудочков является сердечная аритмия, известная как альтернанс, при которой сокращение координируется при каждом ударе, но сила сокращения чередуется между ударами. Чтобы понять происхождение этой аритмии, необходимо изучить, как происходит сокращение внутри клетки, где сотни небольших субъединиц, состоящих из групп каналов, выделяют ионы кальция, когда они получают электрический пусковой механизм. Вот что характеризует силу сокращения: если они выделяют больше кальция, сокращение будет сильным; если они выпускают мало, сокращение слабое.Ученые Энрике Альварес Лакалле Блас Эчебаррия из отдела прикладной физики UPC и исследователи из Калифорнийского государственного университета продемонстрировали с помощью имитационных моделей, что это изменение связано с типом перехода, который интересовал физиков на протяжении десятилетий: переход порядок-беспорядок, первоначально изученный для понимания потеря магнитных характеристик при повышении температуры выше порогового значения.
Прорыв в разработке новых лекарствФерромагнитный материал образован небольшими магнитами, которые могут фокусироваться в том или ином направлении. Если каждый из этих магнитов направлен в разном направлении, то есть если система неупорядочена, ее магнитный эффект отменяется. Однако ниже определенной температуры все магниты начинают фокусироваться в одном направлении, и система упорядочивается.
Это заставляет весь материал вести себя как большой магнит.В случае сердца каждая субъединица в клетке, ответственная за высвобождение кальция, может решать, делать это или нет. Когда это происходит неупорядоченным образом, количество клеток, высвобождающих и не высвобождающихся, одинаково, а общее высвобождение кальция всегда одинаково.
Однако в некоторых ситуациях происходит переход в упорядоченное состояние, как в ферромагнетиках. В этом состоянии все клетки решают высвобождать или не высвобождать кальций одновременно, что приводит к череде сильных и слабых сокращений и, в конечном итоге, к фибрилляции желудочков. Напрашивается вывод, что в некоторых случаях порядок может убить.
По словам ученых, понимание перехода, вызывающего внезапную смерть, может помочь в разработке лекарств для его предотвращения. Результаты исследования открывают путь к изучению возможных приложений.На следующем этапе исследования Блас Эчебаррия говорит, что «в настоящее время мы изучаем, наблюдается ли такой же эффект в клетках предсердий.
Это поможет нам лучше понять фибрилляцию предсердий, которая не вызывает внезапной смерти, как фибрилляция желудочков, но включает в себя: высокий риск инсульта и очень высокая распространенность, особенно у людей старше 60 лет, что снижает качество их жизни ». На новом этапе исследователи работают с учеными Каталонского института сердечно-сосудистых наук (ICCC-CSIC), эксперименты которых они пытаются смоделировать.