«Эти открытия потенциально открывают нам новые возможности для оказания помощи большему количеству пациентов с сердечной недостаточностью – не только тем, чье сердце бьется не синхронно, но и тем, кто в настоящее время не подходит для лечения СРТ, но все еще нуждается в эффективном лечении, чтобы помочь своему сердцу сильнее накачивать кровь, "говорит Дэвид Касс, M.D., профессор медицины и биомедицинской инженерии Медицинского факультета Университета Джона Хопкинса и старший автор исследования. "Понимание внутренней работы ЭЛТ на биологическом уровне может привести, по сути, к" кардиостимулятору в бутылке ".’"
Исследователи говорят, что их конечной целью является разработка лекарств или генетических методов лечения, которые укрепляют слабое сердце, и разработка теста для выявления пациентов, которым с наибольшей вероятностью поможет СРТ.
Касс объясняет, что, хотя у типичного имплантированного кардиостимулятора есть только один провод, который стимулирует правую сторону сердца, у кардиостимулятора CRT есть два провода.
Второй провод идет к поверхности левой части сердца, чтобы стимулировать обе стороны сердца вместе.
CRT помогает людям, чьи сердца бьются не синхронно – одна сторона активируется, чтобы «биться» раньше, чем другая, не позволяя мышце перекачивать кровь равномерно. Это состояние известно как диссинхрония.
CRT "шагает" ритмы обеих сторон, чтобы восстановить скоординированный ритм.
В своих экспериментах исследователи использовали модель сердечной недостаточности с диссинхронией на животных, а также изучили влияние CRT на сердце. Изучая изолированные мышечные ткани и мышечные клетки, они изучили взаимосвязь между сокращением и кальцием, который его запускает. В сердцах, которые бьются не синхронно, сила мышечных клеток и уровень кальция, необходимый для создания сокращений, были очень сильно снижены.
CRT улучшил силу сокращения больше, чем кальций, и это привело к открытию, что CRT увеличил чувствительность мышцы к кальцию.
Следующий вопрос: как произошло это изменение?.
Чувствительность к кальцию – это свойство белков, которые формируют сокращающийся «двигатель» мышцы, поэтому исследователи изучили, как эти белки были биохимически изменены с помощью CRT. После исключения всех известных способов, которыми это могло произойти, они обратились к новому подходу, проверив изменения более чем в 150 белках и обнаружив, что CRT специально модифицировала 13 из них.
«Как только мы обнаружили, какие белки были изменены, мы смогли идентифицировать фермент, который, вероятно, ответственен за эти изменения», – отметил ведущий автор Джонатан Кирк, доктор философии.D., научный сотрудник Медицинской школы Университета Джона Хопкинса. Работая с сердечной мышцей и изолированными клетками от одних и тех же животных моделей, исследователи обнаружили, что фермент оказался GSK-3 beta, который был способен преобразовывать поведение мышечных клеток из сердца, которое билось не синхронно, в то, что выглядело как клетки сердца, получившие CRT, по сути имитируя эффект CRT.
В дальнейших лабораторных экспериментах Касс и его коллеги обнаружили, что, хотя GSK-3 beta был неактивен в мышцах из-за сердечной недостаточности и асинхронности сердца, он был реактивирован CRT. Когда это произошло, фермент изменил моторные белки так, что они генерировали большую силу, используя такое же количество активации на основе кальция.
«Раньше никогда не было доказано, что GSK-3 beta может модифицировать моторные белки в сердце, чтобы сделать их более чувствительными к кальцию. «Удивительно, что такой же эффект может быть произведен с помощью кардиостимулятора, такого как CRT», – говорит Касс.
Почти все существующие лекарства от сердечной недостаточности увеличивают сердечное сокращение за счет повышения уровня кальция, доступного для мышечных клеток, но со временем эти более высокие уровни могут быть токсичными для сердца.
Изменение чувствительности мышц к кальцию – не единственный способ улучшить работу сердца с помощью СЛТ. В исследовании, опубликованном в 2011 году, Касс и его коллеги также показали, что CRT позволяет сердечной мышце реагировать на гормоны, такие как адреналин, который стимулирует насосную способность, аналогично тому, что происходит во время упражнений.
Лаборатория Касса сыграла ключевую роль в разработке CRT для использования у пациентов в конце 1990-х годов. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов одобрило CRT в 2001 году, и сегодня она широко используется для улучшения симптомов и помощи людям в продолжении жизни.
В связи с необычным поворотом способа, которым обычно разрабатываются методы лечения, СРТ впервые была испытана на пациентах, но биологические механизмы, объясняющие ее эффективность, не были поняты. Новая работа направляет часы открытий назад, раскрывая эти механизмы и их потенциал, чтобы принести пользу многим пациентам с сердечной недостаточностью.