فیبرهای عضلانی کلاف مانند در قلب با خطر نارسایی قلبی ارتباط دارند

21 اوت 2020 - در انسان، قلب اولین ارگانی است که در جنین شکل می گیرد و چهار هفته پس از تشکیل نطفه، تپیدن آن آغاز می شود. در حین رشد، قلب شبکه ای از فیبرهای عضلانی ظریف و در هم پیچیده، معروف به ترابکولاها(trabeculae) را ایجاد، و الگوهای هندسی خاصی را در پوشش داخلی قلب تشکیل می دهد.

باند عضلانی بافت قلب به نام باند تعدیل کننده یا ترابکولای سپتومارژینال در بطن راست قلب یافت می شود که اولین بار توسط لئوناردو داوینچی در حین بررسی آناتومی انسان توصیف شده بود.

پیش از این، دانشمندان بر این باور بودند که این ساختارهای عضلانی کلافی شکل، هیچ استفاده ای فراتر از رشد اولیه ی قلب ندارند. اکنون، تیمی از محققان امپریال کالج لندن دریافتند که این ساختارها نقش اساسی در فعالیت الکتریکی و توانایی پمپاژ قلب دارند. این تیم همچنین نشان داد که هرچه این شبکه از فیبرهای عضلانی پیچیده تر باشد، خطر نارسایی قلبی نیز کمتر است.

دکتر Hannah Meyer، از آزمایشگاه Cold Spring Harbor، در بیانیه ای گفت: این مطالعه درک ما را از اهمیت ترابکولای میوکارد به طور قابل توجهی ارتقا بخشید. شاید حتی مهمتر از همه این که، ما ارزش یک تیم واقعاً چند رشته ای از محققان را نشان دادیم. ترکیب ژنتیک، تحقیقات بالینی و مهندسی زیستی، ما را به سوی کشف غیر منتظره ی نقش ترابکولای میوکارد در عملکرد قلب بزرگسالان، هدایت کرد.

نارسایی قلبی

نارسایی قلبی زمانی اتفاق می افتد که قلب قادر به پمپاژ کافی خون و اکسیژن به سایر اندام های حیاتی بدن نباشد. غالباً این یک بیماری خطرناک و جدی است. این مشکل قلبی باعث می شود که خون و مایعات به ریه ها برگردد و سبب ادم، خستگی و تنگی نفس شود.

شایع ترین دلایل نارسایی قلبی شامل دیابت، فشار خون بالا و بیماری عروق کرونر(CAD) است. همچنین در افراد مسن به ویژه افراد بالای 65 سال، افرادی كه دچار سكته قلبی شده اند، و افرادی كه اضافه وزن دارند و یا چاق هستند نیز شایع تر است.تنها در ایالات متحده ، 6.5 میلیون بزرگسال بالغ دچار نارسایی قلبی هستند. نارسایی قلبی علت حدود 1 مرگ از هر 8 مرگ در سال 2017 بوده است.

ساختار قلب

قلب دارای شبکه ی پیچیده ای از الیاف ماهیچه ای به نام ترابکولا است که آستر داخلی قلب را می سازد. نقش این الیاف ماهیچه ای، که برای اولین بار توسط داوینچی ترسیم شد، در درک اینکه چه کسی در معرض بیشترین خطر نارسایی قلبی قرار دارد، مهم است.

ترابکول ها ستون هایی از الیاف ماهیچه ای هستند که در داخل بطن های پایین قلب شبکه های منشعب پیچیده ای را تشکیل می دهند. این ساختارها ابتدا توسط داوینچی هنگامی که او در حال کاوش بر روی آناتومی انسان بود، توصیف و ترسیم شد. داوینچی این عضلات پیچیده را درون قلب ترسیم کرد، و پس از سالها، اکنون دانشمندان از نقش آنها در سلامت قلب آگاه شده اند.

دکتر Declan O'Regan، مدیر تحقیقات تصویربرداری در کالج امپریال NHS Trust و نویسنده اصلی این مطالعه توضیح داد: توصیفات داوینچی همچنین به دلیل توجه او به ارتباط بین ریاضیات و طبیعت مورد توجه ما قرار گرفت، و ما دریافتیم که الگوهای فراکتال در قلب برای عملکرد صحیح آن بسیار مهم هستند. مطالعه ی اخیر ما جهت جدیدی را برای درک ساختار و عملکرد قلب تعیین کرد و همچنین پتانسیل ترکیب ایده های ریاضیات و زیست شناسی با هم و استفاده از آنها در تحقیقات پزشکی را نشان داد.

دانشمندان نشان دادند كه شبکه ی پیچیده ی الیاف ماهیچه ای باعث افزایش و كارآیی پمپاژ خون از طریق قلب می شود. اکنون، این گروه تحقیق می گوید که آنها اولین کسانی هستند که این مسئله را نشان داده اند و امیدوارند که این یافته ها به شناسایی افرادی که از نارسایی قلبی رنج می برند، کمک کند. این کشف می تواند مسیری را برای توسعه ی درمان های اساسی جدید برای نارسایی قلبی باز کند.

این تیم برای دستیابی به یافته های این مطالعه، اسکن های MRI قلب بیش از 18000 نفر از بیوبانکانگلستان را با استفاده از هوش مصنوعی تجزیه و تحلیل کردند. تجزیه و تحلیل این اسکن ها نشان داد که ظرفیت و توانایی قلب افرادی که شبکه ترابکولار پیچیده تری دارند، برای پمپاژ خون بیشتر است.

دکتر Ewan Birney، معاون مدیر کلEMBL ، گفت: یافته های ما به سؤالات بسیار قدیمی در زیست شناسی پایه در انسان پاسخ می دهد. همانطور که با کمک تجزیه و تحلیل ژنتیکی در مقیاس بزرگ و پیشرفت هوش مصنوعی، ما در حال درک مجدد فیزیولوژی در مقیاس بی سابقه ای هستیم.

شکل فیبرهای عضلانی بر عملکرد قلب تأثیر می گذارد

این مطالعه همچنین نشان می دهد که سطح خشن بطن های قلب یا اتاق های تحتانی قلب باعث می شود خون در طول هر ضربان قلب آسان تر و کارآمدتر جریان یابد. این تحقیق شامل بررسی شش منطقه درDNA  انسان بود که بر چگونگی شکل گیری الگوهای فراکتالی در ترابکول ها تأثیر می گذارند. محققان همچنین دریافتند كه دو منطقه از این مناطق، انشعابات سلولهای عصبی را نیز مدیریت و تنظیم می كنند، انها اظهار داشتند كه ممكن است مکانیسم مشابهی در رشد مغز نیز وجود داشته باشد.

همچنین محققان دریافتند که شکل این فیبرهای عضلانی بر عملکرد قلب تأثیر می گذارد. از این رو، ممکن است بین بیماری های قلبی و فیبرهای عضلانی پیچیده در آستر قلب ارتباطی وجود داشته باشد.

برای روشن شدن نقش و اهمیت ترابکولها بر اعمال و عملکرد قلب، تحقیقات بیشتری لازم است.

این مطالعه در مجله Nature به چاپ رسیده است.

منبع:

https://www.news-medical.net/news/20200821/Strand-like-muscle-fibers-in-the-heart-tied-to-heart-failure-risk.aspx