Биологический кардиостимулятор
— Биологический кардиостимулятор организма это один или несколько типов клеточных компонентов, которые при «имплантации или инъекции в определенные области сердца» производят определенные электрические стимулы, имитирующие стимулы естественных клеток-кардиостимуляторов . [1] Биологические кардиостимуляторы показаны при таких проблемах, как сердечная блокада , замедление сердечного ритма и асинхронные сокращения желудочков сердца . [2] [3]
Биологический кардиостимулятор задуман как альтернатива искусственному кардиостимулятору , который используется человеком с конца 1950-х годов. Несмотря на их успех, за последние десятилетия возник ряд ограничений и проблем с искусственными кардиостимуляторами, таких как перелом электрода или повреждение изоляции , инфекция , повторные операции по замене батареи и венозный тромбоз . Потребность в альтернативе наиболее очевидна у детей, включая недоношенных новорожденных , где несоответствие размеров и тот факт, что электроды кардиостимулятора не растут вместе с детьми, являются проблемой. [1] Для смягчения многих из этих проблем был применен более биологический подход. Однако имплантированные биологические клетки-кардиостимуляторы обычно необходимо дополнять искусственным водителем ритма, пока клетки образуют необходимые электрические связи с сердечной тканью. [1]
История
[ редактировать ]Первый успешный эксперимент с биологическими кардиостимуляторами был проведен группой Арьянга Рухпарвара в Ганноверской медицинской школе в Германии с использованием трансплантированных мышцы плода сердечной клеток . Впервые этот процесс был представлен на научных сессиях Американской кардиологической ассоциации в Анахайме в 2001 году, а результаты были опубликованы в 2002 году. [4] Несколько месяцев спустя группа Эдуардо Марбана из Университета Джонса Хопкинса опубликовала первый успешный генно-терапевтический подход к генерации кардиомиоцитов в взрослых кардиомиоцитах, не генерирующих ритм, на модели морской свинки . [5] Исследователи постулировали скрытую способность кардиостимулятора в нормальных клетках сердечной мышцы . Эта потенциальная способность подавляется направленным внутрь калиевым током Ik1, кодируемым геном Kir2, который не экспрессируется в клетках водителя ритма . При специфическом ингибировании Ik1 ниже определенного уровня наблюдалась спонтанная активность кардиомиоцитов, напоминающая характер потенциала действия настоящих пейсмекерных клеток.
Между тем, были обнаружены другие гены и клетки, в том числе клетки сердечной мышцы, полученные из эмбриональных стволовых клеток , гены «HCN», которые кодируют ток пейсмейкера дикого типа I(f). Группа Майкла Розена продемонстрировала, что трансплантация трансфицированных HCN2 мезенхимальных стволовых клеток человека (hMSC) приводит к экспрессии функциональных каналов HCN2 in vitro и in vivo , имитируя сверхэкспрессию генов HCN2 в сердечных миоцитах . [6] В 2010 году группа Рухпарвара снова продемонстрировала тип биологического кардиостимулятора, на этот раз показав, что путем инъекции гена «аденилатциклазы» в сердечную мышцу можно создать биологический кардиостимулятор. [7]
В 2014 году ген TBX18 был неинвазивно применен для ускорения сердечного ритма, вызванного блокадой сердца. [2] В более поздних исследованиях, проведенных в 2015 году, был опробован оптогенетический подход на сердце крыс, где светочувствительный трансген ( Каналродопсин крысы -2) вводится в несколько участков желудочков , что, кроме того, может одновременно стимулировать места инъекции облучением синим светом. [3]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Кеннайт, Б.; Жируар, SD (2013). «Глава 3: Генетика — выдан патент на метод управления кардиостимуляторной терапией» . В Актоне, QA (ред.). Аритмия: новые идеи для специалистов здравоохранения . Атланта, Джорджия: ScholarlyEditions. стр. 27–60. ISBN 9781481650717 . Проверено 18 февраля 2016 г.
- ^ Jump up to: а б Эллис, Мари (17 июля 2014 г.). «Ученые создают «биологические кардиостимуляторы», пересаживая ген в сердце» . Медицинские новости сегодня . МедиЛексикон Интернэшнл, ООО . Проверено 18 февраля 2016 г.
- ^ Jump up to: а б Хаттори, К. (22 июня 2015 г.). «Синий свет задает ритм биологическому кардиостимулятору» . Наука Дейли . Проверено 18 февраля 2016 г.
- ^ Рухпарвар, А.; Теббенйоханнс, Дж.; Нихаус, М.; и др. (2002). «Трансплантированные кардиомиоциты плода в качестве кардиостимулятора» . Европейский журнал кардиоторакальной хирургии . 21 (5): 853–857. дои : 10.1016/S1010-7940(02)00066-0 . ПМИД 12062274 .
- ^ Миаке, Дж.; Марбан, Э.; Нусс, HB (2002). «Биологический кардиостимулятор, созданный путем переноса генов». Природа . 419 (6903): 132–133. дои : 10.1038/419132b . ПМИД 12226654 . S2CID 4318994 .
- ^ Плотников А.Н.; Сосунов Е.А.; Цюй, Дж.; и др. (2004). «Биологический кардиостимулятор, имплантированный в левую ножку пучка Гиса собаки, обеспечивает выскальзывающие желудочковые ритмы с физиологически приемлемой частотой» . Тираж . 109 (4): 506–512. CiteSeerX 10.1.1.510.4284 . дои : 10.1161/01.CIR.0000114527.10764.CC . ПМИД 14734518 .
- ^ Рухпарвар, А.; Калленбах, К.; Кляйн, Г.; и др. (2010). «Аденилатциклаза VI превращает желудочковые кардиомиоциты в биологические клетки-водители ритма». Тканевая инженерия, часть А. 16 (6): 1867–1872. дои : 10.1089/ten.tea.2009.0537 . ПМИД 20067385 .