Российские ученые испытали биологический водитель ритма сердца на животных
По просьбе "РГ" событие комментирует генеральный директор НМИЦ имени Мешалкина член-корреспондент РАН Александр Чернявский.
- Если говорить простыми словами, то водитель ритма - это специализированная группа клеток в сердце, обеспечивающая его сокращения и следовательно жизнедеятельность всего организма. - объясняет Александр Михайлович. - При возникновении проблем с водителем ритма, сердце может остановиться. Тогда требуется имплантация кардиостимуляторов, то есть, искусственных водителей ритма сердца. Такие проблемы затрагивают большое количество пациентов по всему миру.
Так, в Российской Федерации в 2022 году были имплантировано более 50 000 кардиостимуляторов. И это цифра растет ежегодно. Современные кардиостимуляторы надежно восстанавливают сокращение сердца. Однако, срок службы этих устройств ограничен примерно 10 годами. А потом требуется его замена. Кроме того, существует определенный процент осложнений при имплантации таких устройств и электродов.
Идея собственного, биологического пейсмейкера ("своего, естественного" водителя ритма) родилась давно. В теории, при необходимости, имплантируются собственные клетки (заранее выращенные), которые могут взять на себя функцию водителя ритма. Над данным вопросом работают многие ученые во все мире. Основными нерешёнными вопросами остаются следующие: как доставить эти клетки в сердце и будут ли они сокращаться вне зависимости от основного водителя ритма? Далее: какое количество клеток необходимо и как долго эти клетки будут работать? И еще: как эти клетки встроятся в сложную архитектонику существующих клеток сердца, обладающих пейсмейкерной активностью?
В решении этих важнейших и сложнейших проблем мы вот уже несколько лет сотрудничаем с лабораторией экспериментальной и клеточной медицины Московского физико-технического института. Там эту работу возглавляют Валерия Цвелая и Константин Агладзе. Сотрудники МФТИ вырастили и охарактеризовали пейсмейкерные клетки, полученные из крови человека.
Далее в нашем центре были проведены эксперименты на крупных лабораторных животных. Более всего, здесь ко двору свиньи. Первый шаг заключался в том, чтобы доставить эти клетки на сердце и зафиксировать их работу. То есть, увидеть сокращения этих клеток вне зависимости от основного (собственного) водителя ритма животного.
Животное было интубировано, и проводился разрез грудной клетки. Данные клетки, находящиеся на специальной адгезивной пластине (патч, размером примерно 1-1,5 см) были имплантированы (уложены) на миокард желудочка. Кроме того, до операции свинье был имплантирован монитор для точной и непрерывной детекции сердечного ритма. Дополнительно, в области имплантации были установлены электроды (снаружи сердца) для точной детекции ритма. В течение 30 минут, область имплантации клеток подсвечивалась, и у животного наблюдалась дополнительная (независимая от собственного сокращения сердца) сократительная деятельность в месте имплантации клеток. Это было зафиксировано на электрокардиограмме и на мониторе. Данная независимая активность при воздействии света продолжалась более часа. Подобный эксперимент был повторен у трех лабораторных животных с различными модификациями. Везде был схожий результат, демонстрирующий доставку и работу внутри клетки пейсмейкерных клеток. Следующим этапом планируется хронический эксперимент, то есть лабораторное животное после имплантации будет наблюдаться до 1 месяца с ежедневной детекцией ритма. Кроме того, каждую неделю эндоваскулярно (изнутри сердца) будет заводиться светодиод для активации имплантированных клеток и замеров параметров. Данный шаг, говорит о возможности доставки и работы клеток, обладающих пейсмейкерной активностью в модели живой клетки.
Проведенные эксперименты на крупных лабораторных животных выполнены впервые в мире. Конечно, еще требуется ответить на многие вопросы, прежде чем биологический пейсмейкер войдет в клиническую практику.