Ученые, вглядывающиеся в бьющееся сердце, разгадали фундаментальную загадку о том, как работает сердце. Это открытие может стать предвестником разработки новых методов лечения сердечных заболеваний—главной причины смерти во всем мире.

Исследователи из Медицинской школы Восточной Вирджинии, Университета штата Флорида и Университета Вирджинии впервые наблюдали крошечную мышечную нить во время критической стадии в бьющемся сердце. Исследование было опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Сердце-это уникальная мышца, которая сокращается и расслабляется примерно раз в секунду у большинства людей. Каждое сердцебиение зависит от циклических взаимодействий между толстыми и тонкими нитями в сердечной мышце—процесс, управляемый повышением и понижением уровня кальция, сказал Витольд Галкин, адъюнкт-профессор физиологических наук в Медицинской школе Восточной Вирджинии и автор исследования.

Во время "систолической" фазы кальций связывается с тонкими нитями и позволяет взаимодействию с толстыми нитями производить силу, необходимую для сокращения сердечной мышцы.

"В течение десятилетий структура тонкой нити в этой важной точке была неизвестна", - сказал Галкин. "Это резко ограничило наше понимание регуляции тонкой нити кальцием."

Исследователи работали в течение двух лет, чтобы решить технические проблемы, связанные со сложной структурой тонкой нити и сложностью подготовки образца к исследованию.

Когда эти проблемы были преодолены, команда использовала криоэлектронную микроскопию для непосредственного наблюдения тонкой структуры нити, когда сердце сокращается и бьется, что открыло новый путь для исследований сердечных заболеваний.

"Теперь мы можем полностью понять, как наследственные заболевания сердца влияют на его способность работать", - сказал Хосе Р. Пинто, адъюнкт-профессор биомедицинских наук в Университете штата Флорида. "По сути, мы создали новую структурную модель тонкой сердечной нити, и на основе этого мы теперь можем ответить на несколько существующих вопросов о функционировании сердца в здоровом и болезненном состоянии."

Данные исследовательской группы показывают, как части тонкой нити взаимодействуют для перехода от фазы диастолы сердцебиения—когда сердечная мышца расслаблена—к систоле, когда сердечная мышца сокращается и перекачивает кровь.

"Прогресс в наших фундаментальных знаниях о регуляции сердечной мышцы прокладывает путь к рациональной разработке индивидуальных терапевтических вмешательств, которые потенциально могут улучшить функцию сердечной мышцы в больных сердцах", - сказал Галкин.

Это исследование было новаторским по нескольким причинам, сказал со-исследователь П. Брайант Чейз, профессор биологических наук в Университете штата Флорида. Это включает в себя идентификацию отдельных структур вдоль тонких нитей при трех концентрациях кальция—включая ранее неизвестную структуру при систолическом кальции—и использование тонких нитей из сердца свиньи, которое очень похоже по размеру и частоте сердечных сокращений на человеческое сердце.

"Наши результаты обеспечивают новую фундаментальную основу для понимания и моделирования тонкой нити в здоровье и болезнях, поскольку ряд генетических заболеваний сердца влияют на белки тонкой нити", - сказал он.

ИСТОЧНИК