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Il tessuto costruito del cuore offre le comprensioni nei battiti cardiaci irregolari

Gli ingegneri che hanno incitato le celle del cuore nella cultura ad imitare i beni del cuore hanno usato il tessuto per guadagnare la nuova comprensione nei meccanismi che generano i ritmi irregolari del cuore. Gli studi del tessuto cardiaco costruito hanno rivelato che mentre le scosse elettriche come quelle consegnate dai defibrillatori hanno fermato solitamente le onde aberranti, le inducono in alcuni casi ad accelerare e moltiplicarsi.

La Duke University e la Johns Hopkins University team, piombo da Nenad Bursac del Pratt School di duca di assistenza tecnica, hanno riferito i sui risultati nella ricerca cardiovascolare del 1° febbraio 2006. Bursac ed il co-author Leslie Tung di studio hanno eseguito gli esperimenti a Johns Hopkins prima che Bursac unisse la facoltà di duca. Il lavoro è stato supportato dagli istituti nazionali di salubrità e dell'associazione americana del cuore.

Nei loro esperimenti, i ricercatori hanno cercato di capire le caratteristiche della tachicardia ventricolare -- una circostanza caratterizzata dalla battitura anormalmente veloce delle camere di pompaggio del cuore. In particolare, hanno cercato di capire come tale aritmia può piombo alla fibrillazione ventricolare, in cui l'attività elettrica del cuore è disordinata, inducendo i ventricoli a fluttuare piuttosto che contemporaneamente hanno battuto. Di conseguenza, il pompaggio del sangue è inefficiente e la morte può risultare in pochi minuti.

“La tachicardia e la fibrillazione ventricolari sono le cause di morte improvvisa principali nel mondo sviluppato,„ Bursac ha detto. “Tuttavia, in esseri umani ed in animali l'anatomia è così complessa che i meccanismi di tali aritmia sono difficili da dividere sistematicamente.„

Nel loro studio, Bursac ed i suoi colleghi hanno creato una versione più semplice del tessuto cardiaco facendo uso delle celle dai ventricoli di cuore dei ratti neonatali. Hanno trasferito le celle nelle capsule di Petri su cui avevano stampato i reticoli precisi delle proteine conosciute per sostenere la crescita del tessuto del cuore. Le proteine hanno indotto le celle a orientarsi, interconnessione e svilupparsi in un modo che imita il tessuto normale del cuore, Bursac ha spiegato.

Il gruppo poi ha indotto l'attività elettrica in questi tessuti costruiti come si sarebbe presentato nella tachicardia ventricolare e tentato di fermarla con gli impulsi dominanti.

“In principio, c'è una singola onda girante -- “la capsula di Petri„ analogo della tachicardia ventricolare,„ Bursac ha detto. “Dopo un corto periodo, abbiamo applicato i treni degli impulsi nel tentativo di terminare questa onda.„

Gli impulsi hanno fermato con successo l'onda 80 per cento del tempo, hanno riferito. Nei casi restanti, tuttavia, gli impulsi hanno convertito la singola onda in onde multiple che hanno continuato ad attivare le celle cardiache ad una tariffa accelerata.

“Cioè invece di terminazione, la cadenza realmente ha perpetuato e peggiorato lo stato iniziale in circa 20 per cento dei casi,„ Bursac ha detto. “Quella percentuale si approssima alla frequenza con cui questa è pensata per accadere in pazienti con i defibrillatori impiantati.„

L'analisi dei ricercatori ha rivelato una spiegazione possibile per le due risposte. Hanno trovato le differenze significative nella propagazione di attività elettrica attraverso i tessuti costruiti fra quelle che hanno risposto alle scosse dominanti fermando il loro ritmo aberrante e quelle che hanno risposto accelerando il loro ritmo.

Se tali reticoli caratteristici tengono in pazienti, i medici potrebbero potenzialmente usarli per identificare quella gente per cui i defibrillatori sono più probabili peggiorare la frequenza cardiaca anormale, Bursac ha detto.

I cosiddetti defibrillatori impiantabili del cardioverter (ICD) riflettono la sincronizzazione dei battiti cardiaci e possono consegnare le piccole o grandi scosse alle aritmia corrette. Tali unità sono diventato sempre più comuni per i pazienti che hanno avvertito le aritmia e sono quindi al rischio aumentato per le anomalie future del ritmo, Bursac ha detto.

In pazienti con i defibrillatori impiantati, le unità tentano spesso di terminare la tachicardia ventricolare consegnando gli impulsi elettrici ad un singolo sito ad una tariffa leggermente più superiore alla tariffa della tachicardia. Tale cadenza ignora solitamente le onde anormali del cuore per riparare un ritmo normale, Bursac ha detto.

In 5 - 20 per cento dei casi, tuttavia, la cadenza di anti-tachicardia può provocare una frequenza cardiaca o un'induzione accelerata della fibrillazione ventricolare.

Quando gli impulsi di cadenza accelerano la tachicardia, le unità correnti di ICD consegnano solitamente un forte e scossa dolorosa, ha detto. Ulteriore studio dei tessuti costruiti potrebbe piombo a più affidabile e strategie meno dolorose per le aritmia esitanti, Bursac ha detto. Per esempio, le osservazioni preliminari hanno suggerito che quello percorrere il tessuto costruito alle tariffe leggermente sotto la tariffa della tachicardia potesse ancora rallentare il ritmo accelerato.

I risultati in generale hanno dimostrato l'utilità di promessa del tessuto costruito nel laboratorio per lo studio dei beni elettrofisiologici complessi del cuore sia nella salubrità che malattia, hanno detto.

“I defibrillatori impiantati possono proteggere molti pazienti, ma a volte le unità invece accelerano i battimenti di cuore rapidi,„ Bursac ha detto. “Il meccanismo responsabile di questo era rimanere poco chiaro. Ora abbiamo potuti indicare in queste colture cellulari cardiache che le onde giranti di impulsi della rottura elettrica a volte piuttosto loro.„

I tessuti cardiaci costruiti anche potrebbero provare una base di prova utile per la droga potenziale e terapie geniche che potrebbero riparare i ritmi normali del cuore, ha aggiunto.

“Bursac e Tung hanno presentato una spiegazione meccanicistica in modo convincente per un fenomeno clinicamente importante che hanno riprodotto in una capsula di Petri,„ Igor Efimov ed il cristallo Ripplinger, entrambi l'università di Washington a St. Louis, ha scritto in un editoriale. “Il loro studio ha indicato che, come nella terapia clinica, la cadenza di anti-tachicardia è di grande successo; eppure in alcuni casi, può provocare l'accelerazione dell'aritmia rientrante invece della sua chiusura.„