Сердечная мышечная ткань фото

Сердечная мышечная ткань фото

Участок сердца, отпечатанный на 3D-принтере, сам выдает информацию о своем состоянии

Об авторе: Игорь Эруандович Лалаянц – кандидат биологических наук.

Изгиб сенсора (черный) в результате сокращения мышечных волокон. Фото Physorg

В деревянные или каменные ящики для мумифицированных останков усопших жрецы клали прекрасно иллюстрированные папирусы, получившие у египтологов жаргонное название «Книга мертвых». На самом деле их название переводится как «Изречения выхода в день», необходимые для преодоления всех опасностей потустороннего мира. Одной из них был суд могущественных богов – крокодила Собека и ибисоголового Тота (в честь которого – первый иероглиф в имени Тут-анх-Амона), соколоподобного Гора – сына Изиды и Осириса, а также Анубиса с головой собаки, который взвешивал извлеченное сердце умершего. Сердце считалось вместилищем души, поскольку жрецы не знали, что сердце «управляется» эмоциями, порождаемыми в мозге.

Наш мышечный мотор представляет собой совокупность многих тканей и клеточных типов, да и сама сердечная мышца сочетает в себе признаки гладкой и поперечно-полосатой мускулатуры. Добавьте к этому, что ее волокна образуют в местах соединения сложный «интерфейс» с сосцевидными выростами-ворсинами, получившими название вставочные, или интеркалярные диски. Даже это краткое упоминание говорит о чрезвычайной сложности строения мышцы сердца, которая поражается при инфаркте, или закупорки (infarcto переводится как «пробка») той или иной коронарной артерии. Можно упомянуть, что три четверти людей на планете погибает в результате сердечно-сосудистых заболеваний.

Врачи вот уже более полувека пытаются механически и фармакологически помочь жертвам инфаркта: проталкивают тромб с помощью зонда, растворяют выпавший в полости сосуда нерастворимый фибрин с помощью стрептокиназы, вставляют в полость сосуда пружинку – стент. Однако все это не «спасает» саму сердечную мышцу, участок которой омертвел в результате нарушения питания.

Решение проблемы не так давно виделось в использовании так называемых плюрипотентных клеток, «потомков» фибробластов кожи. К сожалению, полученные таким образом клетки плохо управляемы в плане получения из них именно мышечных клеток сердца.

Специалисты Гарварда, предложившие сердечный «орган»-на-чипе (organ-on-a-chip), такой глобальной задачи перед собой не ставили. По их мнению, микрофабрикация сердечной мышцы открывает новые перспективы тканевого биоинжиниринга. Чисто техническим преимуществом исследовательского подхода является возможность интегрирования встроенных сенсоров, «улавливающих» мышечное сокращение и сигнализирующих о нем.

В основе 3D-печати мышечных волокон лежит полностью автоматизированный и управляемый с помощью компьютера процесс быстрого производства произвольного количества нужной ткани. Сами ученые называют полученные ткани микрофизиологическими системами, учитывающими изменения клеток данного человека при тех или иных заболеваниях. Программируемый подход со встроенными сенсорами дает возможность быстро менять условия, существенно ускоряя и удешевляя сбор информации. Такой метод позволит во многом отказаться от дорогостоящих испытаний на животных. В Гарварде «делают» не только сердечную мышцу, но также ткань легких и почек, языка и кишечника.

Впрочем, не надо думать, что все просто и легко. Требования к чистоте производственных линий и помещений в данном случае выше, чем при создании электронных чипов. В Гарварде, в данном конкретном случае, удалось практически полностью исключить человека. Новый конвейер стал возможным благодаря новым «чернилам» для 3D-печати с использованием многих клеток. Это очень важно даже в таком «простом» случае, как сердечная мышца.

Исследователями было разработано шесть клеточных «чернил» и гибкие нитчатые сенсоры, меняющие свою кривизну в результате сокращения мышцы. Созданное таким образом сердце на чипе представляет на самом деле микрофизиологическое устройство, которое стало первой разработкой в плане получения интегрированных функциональных материалов – живых и неживых сенсоров. Новые чипы, по мнению их создателей, станут полностью функциональными инструментами для лекарственного скрининга и моделирования различных заболеваний.

Читайте также:  Запах говна во рту

Сам чип представляет собой плату со многими лунками, что позволяет одновременно изучать поведение разных тканевых «композитов». Ученые с помощью этого чипа проверили действие различных лекарств и долговременные изменения сократительной способности созданных ими мышечных волокон. Интегрированные рецепторы позволили проводить сбор данных о созревании волокон в онлайн-режиме. Также было проверено и действие различных токсинов.

Инженерную мышечную ткань авторы назвали анизотропной, то есть «неравномерно» проявляющей свои сократительные свойства, в результате чего происходит изгиб сенсорного рычажка. Важно то, что изменение кривизны пропорционально сократительному «стрессу» (сокращению) мышечной ткани. Для визуализации живых клеток использовалось иммуноокрашивание – использование антител к специфическим протеинам мышцы.

В далеком 1978 году в Калифорнии пионеры биотехнологии сообщили об успешной интеграции первого человеческого гена с геномом кишечной палочки. Вскоре за этим последовал первый интерферон, затем моноклональные антитела и манипулирование генами на уровне ДНК. Хочется надеяться, что сердечникам, благодаря биоинженерии, не придется ждать полвека избавления от той же аритмии и последствий инфаркта.

Один из недавних скандалов в области регенеративной медицины связан с именем гарвардского биолога Пьеро Анверсы, известного как первооткрывателя стволовых клеток сердца, — его заподозрили в фальсификации данных. То есть никаких стволовых клеток в сердце нет? Группа голландских ученых решила расставить все точки над i и охарактеризовать каждую клетку сердца в отдельности. Они имитировали инфаркт и стали ждать, пока в поврежденной области появятся новые мышечные клетки. И не дождались.

Стволовые клетки — это группа неспециализированных клеток в ткани, которые активируются только при внешних стимулах (например, повреждениях). Размножаясь, они обновляют ткань или восстанавливают ее после травм. Однако не во всех органах такие клетки обнаружены: если печень или кровь регенерируют хорошо, то с нервной тканью все очень непросто, а сетчатка или поджелудочная железа вовсе восстановлению не подлежат.

В сердце тоже долгое время стволовые клетки обнаружить не могли (хотя в большинстве других мышц они есть). Пока не появился Пьетро Анверса, который якобы обнаружил самообновление сердечной мышцы за счет стволовых элементов. Его находка вселила в медиков большие надежды, и Анверсе одобрили проведение клинических испытаний с использованием этих клеток. Однако у других независимых групп не получилось воспроизвести его результаты, и они потребовали отзыва статей Анверсы из научных журналов. Сейчас некоторые из 31 статьи отозваны, а клинические испытания остановлены.

Но вопрос, тем не менее, оставался открытым: есть ли в сердце стволовые клетки? Сегодня в журнале PNAS голландские ученые опубликовали свой ответ на этот вопрос. Они решили воспользоваться самым широким определением стволовых клеток — как клеток, которые способны делиться и восполнять клеточный состав ткани. И занялись поиском этих клеток у здоровых взрослых мышей, у новорожденных мышей и у взрослых мышей, перенесших инфаркт. Чтобы удобнее было делящиеся клетки обнаружить, вывели специальную линию мышей, у которых белок Ki-67 — главный маркер делящихся клеток — был соединен с красным флуоресцентным белком. Это позволило, разобрав сердца на отдельные клетки, выделить только размножающиеся клетки и изучить их внимательно.

Оказалось, что самих по себе делящихся клеток в сердцах мышей вообще немного. Если у новорожденных их было чуть меньше 10% от всех клеток сердца, то у взрослых это число едва достигало 0,05%.

Читайте также:  Искусственное дыхание сколько вдохов сколько нажатий

И даже через две недели после инфаркта, когда процессы регенерации должны идти в полную силу, их количество выросло только до 0,5%. Уже сам этот факт ставит под сомнение идею постоянного обновления и возможного восстановления сердца.

Затем ученые изучили транскриптом (совокупность вообще всех работающих в клетке генов) этих размножающихся клеток, каждой в отдельности. Если у новорожденных удалось обнаружить делящиеся мышечные клетки сердца, то у взрослых мышей, даже после инфаркта, их найти не смогли. Вместо них во фракции активно делящихся оказались фибробласты (клетки соединительной ткани) и клетки стенок сосудов (эндотелия), а еще клетки крови и гладких мышц (они тоже входят в состав стенок сосудов). Таким образом, пристальное поклеточное рассмотрение сердца лишило нас последней надежды обнаружить там какие-либо стволовые элементы.

Но, чтобы не оставлять нас без надежды совсем, авторы исследования указывают на важную роль образующегося «шрама» на сердце. Размножающиеся в нем фибробласты пусть и не дают мышечных клеток, но производят белок FSTL1, который встречается только в сердце новорожденных мышат. Судя по всему, он каким-то образом улучшает выживаемость окружающих сердечных клеток. По крайней мере, у лишенных его мышей за инфарктом следуют разрывы сердечной мышцы. Таким образом, даже если рассчитывать на полноценное восстановление сердечной мышцы нам теперь не приходится, мы можем как минимум не препятствовать ее естественному зарастанию.

Мышечная ткань сердца, или миокард, является типом мышечной ткани, которая формирует сердце. Эта мышечная ткань сокращается непроизвольно, и отвечает за то, чтобы сердце качало кровь по всему телу.

Что такое мышечная ткань сердца?

Мышца — это волокнистая ткань, которая сокращаясь вызывает движение. В организме три типа мышечной ткани: скелетная, гладкая и сердечная. Сердечная мышца высокоорганизована и содержит много типов клеток, включая фибробласты, клетки гладких мышц и кардиомиоциты. Эти клетки выполняют высоко скоординированные действия, поддерживающие работу сердца и циркуляцию крови по всему телу.

В отличие от скелетных мышц, которые присутствуют в руках и ногах, сокращение ткани сердечной мышцы является непроизвольным. Это означает, что это происходит автоматически, и человек не может их контролировать.

Как работает мышечная ткань сердца?

Сердце содержит специализированные типы сердечной ткани, содержащие клетки «кардиостимулятора». Они сокращаются и расширяются в ответ на электрические импульсы от нервной системы. Клетки кардиостимулятора генерируют электрические импульсы или потенциалы действия, которые заставляют клетки сердечной мышцы сокращаться и расслабляться. Клетки кардиостимулятора контролируют частоту сердечных сокращений и определяют, как быстро сердце качает кровь.

Ткань сердечной мышцы приобретает силу благодаря взаимосвязанным клеткам сердечной мышцы или волокнам. Большинство клеток сердечной мышцы содержат одно ядро, но некоторые имеют два. В ядре находится весь генетический материал клетки. Клетки сердечной мышцы также содержат митохондрии, которые называют «электростанциями клеток». Эти органеллы преобразуют кислород и глюкозу в энергию в форме аденозинтрифосфата (АТФ).

Клетки сердечной мышцы под микроскопом выглядят полосатыми. Эти полосы возникают вследствие чередующихся нитей, которые содержат белки миозина и актина. Темные полосы указывают на толстые нити, которые содержат белки миозина. Тонкие, более легкие нити содержат актин. Когда клетка сердечной мышцы сокращается, миозиновая нить притягивает актиновые нити друг к другу, что приводит к сокращению клетки. Ячейка использует АТФ для питания этого сокращения. Одна нить миозина соединяется с двумя актиновыми нитями с каждой стороны. Это формирует единое целое мышечной ткани, называемое саркомером. Интеркалированные диски соединяют клетки сердечной мышцы. Разрывные соединения внутри интеркалированных дисков передают электрические импульсы от одной клетки сердечной мышцы к другой. Десмосомы — это другие структуры, присутствующие в интеркалированных дисках. Они помогают скреплять волокна сердечной мышцы.

Читайте также:  Больница на крестовском проспекте 18

Кардиомиопатия

Существуют заболевания, которые поражают ткани сердечной мышцы и нарушают способность сердца качать кровь или нормально расслабляться. К ним относится кардиомиопатия. Некоторые симптомы кардиомиопатии включают:

  • затрудненное дыхание или одышку;
  • усталость;
  • отек ног, лодыжек и ступней;
  • воспаление в области живота или шеи;
  • аритмию;
  • шумы в сердце;
  • головокружение.

Факторы, которые могут увеличить риск развития кардиомиопатии:

  • сахарный диабет;
  • заболевание щитовидной железы;
  • ишемическая болезнь сердца;
  • инфаркт;
  • высокое кровяное давление;
  • вирусные инфекции, которые поражают сердечную мышцу;
  • клапанная болезнь сердца;
  • чрезмерное употребление алкоголя;
  • семейная история кардиомиопатии.

Сердечный приступ вследствие закупорки артерии может остановить кровоснабжение в определенных областях сердца. В конце концов, сердечная мышечная ткань в этих областях начнет умирать. Гибель сердечной мышечной ткани может также произойти, когда потребность сердца в кислороде превышает предложение кислорода. Это вызывает выброс сердечных белков, таких как тропонин, в кровоток.

Некоторые разновидности кардиомиопатии

  • Дилатационная кардиомиопатия вызывает растяжение сердечной мышечной ткани левого желудочка и расширение камер сердца.
  • Гипертрофическая кардиомиопатия (ГКМ) — это генетическое состояние, при котором кардиомиоциты расположены не скоординированно, а дезорганизованы. ГКМ может прерывать кровоток из желудочков, вызывать аритмию (аномальные электрические ритмы) или приводить к застойной сердечной недостаточности.
  • Рестриктивная кардиомиопатия возникает, когда стенки желудочков становятся жесткими. Если это происходит, желудочки не могут расслабиться, чтобы наполниться достаточным количеством крови.
  • Аритмогенная дисплазия правого желудочка — эта редкая форма кардиомиопатии вызвана жировой инфильтрацией ткани сердечной мышцы в правом желудочке.
  • Транстиретин амилоидная кардиомиопатия развивается, когда амилоидные белки накапливаются и образуют отложения в стенках левого желудочка. Отложения амилоида вызывают усиление стенок желудочка, что препятствует наполнению желудочка кровью и снижает его способность откачивать кровь из сердца.

Советы по сохранению здоровой ткани сердечной мышцы

Регулярные занятия аэробикой могут укрепить сердечную мышечную ткань и сохранить здоровье сердца и легких. Аэробная деятельность включает в себя движение больших скелетных мышц, что заставляет человека дышать быстрее и учащать сердцебиение. Выполнение этих видов деятельности позволяет тренировать сердце. Некоторые примеры аэробных упражнений включают в себя:

  • бег трусцой;
  • ходьбу;
  • катание на велосипеде;
  • плавание;
  • прыжки со скакалкой;
  • танцы;
  • поднимание по лестнице.

Врачи дают следующие рекомендации по физической активности:

  1. Дети в возрасте от 6 до 17 лет должны ежедневно выполнять 60 минут физической активности от умеренной до высокой интенсивности.
  2. Взрослым старше 18 лет следует выполнять 150 минут аэробных упражнений средней интенсивности или 75 минут высокой интенсивности каждую неделю.
  3. Беременные женщины должны выполнять аэробные упражнения средней интенсивности не менее 150 минут в неделю.
  4. Взрослые с хроническими заболеваниями или инвалидностью могут заменить аэробные упражнения двумя тренировками в неделю для укрепления мышц.
  5. Регулярные занятия аэробикой могут укрепить ткани сердечной мышцы и снизить риск сердечного приступа, инсульта и других сердечно-сосудистых заболеваний.

Приглашаем подписаться на наш канал в Яндекс Дзен

Ссылка на основную публикацию
Семечки арбуза польза и вред
Арбуз кто-то любит, кто-то нет, но едят его много (особенно летом и осенью) и он не является экзотическим фруктом (читайте...
Сейчас померяю
1 ответ Правильный вариант написания – «померяю». Это форма глагола «померить» в 1 лице единственном числе будущего времени. Например: Я...
Секвестр что это в медицине
Секвестрированная грыжа – тяжелое осложнение остеохондроза, являющееся последней стадией развития межпозвоночной грыжи любого отдела позвоночника. Под этим термином подразумевается отделение...
Семидневная диета любимая
Пожалуй, у каждой женщины, которой не безразличен ее вес, есть своя любимая диета. Поговорим о рационе, состоящем из семи однодневных...
Adblock detector