Биология

Ученые разработали щадящий способ изучения работы сердца

МФТИ

Ученые из Московского физико-технического института, Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН и Московского областного научно-исследовательского клинического института им. М. Ф. Владимирского предложили простой способ наблюдения за сердечной тканью. Новый метод не только проще, но и дешевле и дает более независимый результат, чем используемые аналоги. Работа опубликована в журнале Annals of Biomedical Engineering.

Сердечная ткань — это особый вид мышечной ткани. По ней распространяются волны возбуждения, которые вызывают сокращение в волокнах, из которых она состоит. Эти волны координируют работу отделов сердца, обеспечивающих нормальную сердечную деятельность. Многие болезни сердца — например, аритмии — связаны с нарушением проведения волн возбуждения или возникновением каких-то особых режимов их распространения. Фундаментальные исследования особенностей распространения волн возбуждения по сердечной ткани помогают ученым понимать, как функционирует сердце, как возникают аритмии, как различные препараты и вещества действуют на процессы, происходящие в сердце.

Одним из стандартных методов наблюдения за волнами возбуждения является оптическое картирование: с применением флуоресцентных красителей ученые визуализируют распространение возбуждения по сердечной ткани, отслеживают изменения при помощи чувствительных видеокамер, затем анализируют результаты.

У такого метода есть недостатки. Во-первых — подходящие красители и камеры достаточно дорогие. Во-вторых, краситель воздействует на клетки образца сердечной ткани. Клетки под его действием не живут долго, а само красящее вещество может взаимодействовать с исследуемыми препаратами и «мешать» эксперименту.

«Мы обнаружили, что, если выращивать культуру сердечной ткани на эластичной подложке из полидиметилсилоксана, распространение волны возбуждения видно глазом в микроскоп безо всякого красителя», — говорит Константин Гурия, старший научный сотрудник лаборатории биофизики возбудимых систем МФТИ.

Это наблюдение легло в основу нового метода: сердечная ткань выращивается на эластичной подложке, и когда во время эксперимента волна возбуждения распространяется по волокнам, от этого деформируется и подложка. Процесс можно оптически регистрировать с помощью косого освещения. Причем достаточно использовать камеру уровня GoPro.

Визуализация перегибов тонкой пленки сердечной ткани при наклонном освещении. (а) Схема, отражающая отклонение света от перегиба эластичной подложки. (б) Деформированная мембрана слегка сжатого барабана подложки при наклонном освещении. Масштабная линейка — 2 мм

Annals of Biomedical Engineering

«Мы предложили метод, который проще и дешевле обычного картирования. Но его главное конкурентное преимущество в том, что мы точно уверены, что вещество, которое исследуем, не взаимодействует с красителем, поскольку он не нужен для визуализации», — комментирует Константин Агладзе, заведующий лабораторией биофизики возбудимых систем МФТИ.

Метод может быть использован, например, для простого и доступного тестирования различных процессов на культурах тканей, выращенных из стволовых клеток. Его можно автоматизировать, а также с его помощью возможно проводить более долгие наблюдения, чем с обычным картированием.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.