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La recherche de fibroblaste a pu mener aux solutions de rechange aux stimulateurs électroniques implantés

Dans des expériences de cobaye, les scientifiques de Johns Hopkins ont protégé par fusible les cellules courantes de tissu conjonctif prises des poumons avec des cellules myocardiques pour produire un stimulateur biologique sûr et efficace dont les cellules peuvent allumer toutes seules et naturellement régler le battement rythmique du muscle.

« Ce travail avec des fibroblastes pourrait préparer le terrain à une alternative aux stimulateurs électroniques implantés, » dit Eduardo Marbán, M.D., Ph.D., professeur et responsable de la cardiologie à Hopkins et à son institut de coeur. Un « tel « biopacemaker » est une option potentiellement importante pour des patients à un risque trop élevé pour l'infection ou qui sont matériel trop petits pour faciliter les stimulateurs mécaniques. »

Deux ensembles « de cellules arpentantes » electroactive minuscules provoquent le rythme normal du coeur en stimulant d'autres cellules se contracter dans certaines séquences. Les arrythmias potentiellement fatals se produisent quand ces cellules arpentantes sont endommagées ou meurent, et les meneurs de train implantés ont été de sauvetage pour les 250.000 Américains prévus par année qui peut les tolérer.

Les découvertes de Hopkins, être présenté le 16 novembre aux séances scientifiques annuelles de l'association américaine de coeur à Dallas, sont parmi plusieurs approches que les scientifiques prennent pour développer des biopacemakers. Ce qui incite le Hopkins à s'approcher restez à l'extérieur, dit Hee Cheol Cho, Ph.D., un chargé de recherches post-doctoral de cardiologie chez Hopkins, est que les fibroblastes sont trouvés dans tout le fuselage, même dans la peau. « Ils prolifèrent bien et se développent rapides et une fois protégés par fusible avec le muscle cardiaque, les cellules de forme qui sont très stables. Ainsi, notre méthode semblerait au plus sûr et le plus pratique jusqu'ici, » il dit.

D'autres technologies de biopacemaker, notes de Cho, adénovirus d'utilisation en tant qu'élément de la thérapie génique pour transporter les gènes arpentants dans le coeur, ou pour employer des combinaisons des traitements de gène et de cellule souche qui peuvent entraîner l'inflammation cardiaque ou la croissance des cellules excessive qui entraînent des arythmies au lieu de les arrêter.

« Il est très difficile de guider des cellules souche dans former exact le genre de cellule requis, mais pas aussi avec des fibroblastes, » il dit.

Dans son cobaye étudie, Cho, avec d'autres chez Hopkins, les cellules myocardiques régulières avec succès combinées n'ayant aucune capacité arpentante avec des fibroblastes pris des poumons des animaux. Les fibroblastes avaient été modifiés en ajoutant HCN1, un gène qui code pour des canaux ioniques de potassium, et un autre gène, si, qui produit des protéines impliquées dans la signalisation électrique, le stimulateur appelé chemine. De telles glissières sont des structures des protéines qui permettent les signes électriques, les ions, pour réussir dans et hors des cellules.

Dans un délai de trois mn de fusion, les cellules ont montré des signes de former leurs propres canaux ioniques de potassium et ont commencé se produire leur très pour posséder le courant électrique, un tout comme les cellules arpentantes naturelles du coeur. L'effet a duré au moins deux semaines. L'équipe a également protégé par fusible des cellules myocardiques avec les fibroblastes de contrôle qui n'avaient pas été génétiquement modifiés, mais aucune activité de stimulateur ne s'est développée.

L'analyse suivante de tissu du biopacemaker de Hopkins a prouvé que les cellules musculaires avaient comporté le gène arpentant à leur propre cytoplasme (le matériau à l'intérieur de la membrane cellulaire mais en dehors de du noyau) et étaient capables de produire d'un courant électrique, effectivement les transformant en cellules arpentantes. En effet, si était exprimé seulement en cellules de biopacemaker - pas en seules cellules myocardiques ou dans les cellules myocardiques protégées par fusible avec des fibroblastes de contrôle.

Dans une deuxième expérience, quand les fibroblastes génétiquement modifiés ont été injectés dans les coeurs des animaux - qui avaient été chimiquement ralentis - ils a protégé par fusible avec des cellules myocardiques et a quadruplé des fréquences cardiaques aux niveaux presque moitié-normaux. Les essais réalisés pour enregistrer l'activité électrique des coeurs ont prouvé que les fibroblastes de glissière de stimulateur, après avoir protégé par fusible avec le muscle cardiaque, aidaient le guide le battement du coeur, alors que les fibroblastes de contrôle injectés dans les coeurs d'autres cobayes ne montraient aucune augmentation d'activité électrique.

De « les fréquences cardiaques ces animaux ont été dirigées pour un arrêt, mais les biopacemakers ont succédé, » Cho dit. Ces cellules ont quadruplé les fréquences cardiaques des animaux, d'un battement tous les deux secondes deux battements par seconde. « Ceci prouve que les cellules protégées par fusible peuvent allumer spontanément, le cachet des cellules arpentantes. »

Tandis que les stimulateurs électroniques fonctionnent, ils ont des limitations, notes Cho. La batterie du dispositif doit être changée périodiquement, un tube permanent de cathéter doit être implanté dans la poitrine pour permettre l'accès au stimulateur, et des diodes qui transportent le courant électrique doivent être encastrées au coeur, produisant des risques d'infection.

Dans une autre expérience, aboutie par le chargé de recherches de cardiologie de Hopkins Yuji Kashiwakura, Ph.D., l'équipe de Hopkins a prouvé qu'un canal ionique alterne de potassium dans les cellules musculaires pourrait être converti en canal ionique arpentant, un mécanisme de sauvegarde qui pourrait protéger le coeur contre déclencher le refus du biopacemaker.