Lasery wspomagają likwidację zaburzeń rytmu serca

Jak podaje Science zastosowanie światła laserowego do kontroli rytmu serca to nowa technologia umożliwiająca badania nad rozwojem komórek serca i zarazem pierwszy etap budowy rozrusznika serca opartego na laserze. Standardowe stymulatory serca regulują nierówny jego rytm za pośrednictwem niewielkich sygnałów elektrycznych stymulujących komórki mięśniowe serca do skurczu. W 1967 roku, a więc niedługo po zastosowaniu standardowych rozruszników serca, naukowcy odkryli że światło przyspiesza skurcz jego komórek serca, ale nie zbadano dokładnie tego procesu. Dopiero dwa lata temu zespół japoński skontrolował rytm skurczy kardiomiocytów (komórek mięśniowych serca) za pośrednictwem lasera światła czerwonego (rubinowego). Jednak nikt wtedy nie pokusił się o wykorzystanie tego typu światła do regulowania rytmu całego serca.

Michael Jenkins, inżynier biomedyczny na Case Western Reserve Univesity w Cleveland w Ohio, zajmujący się technikami obrazowania akcji serca, kilka lat temu odnalazł informację o odkryciu z 1967 roku. Jak powiedział Science, zaczął się zastanawiać czy lasery rubinowe z jego laboratorium mogłyby zsynchronizować bicie serca. W stworzonym na potrzeby tego projektu zespole wraz z kilkoma kolegami stymulował bicie serca 2-3 dniowych zarodków przepiórczych sztucznie utrzymywanych przy życiu poza jajami.

"Na tym etapie rozwoju serca embrionów miały 2 mm sześcienne objętości i stanowiły skupiska komórek, co znacznie ułatwiło pracę" - powiedział Science Jenkins. Doświadczenie bowiem się udało - rytm serca zarodków zsynchronizował się ze stymulacją laserów. Badaczom udało się przyspieszyć rytm z 2 do 3 uderzeń na sekundę, a potem znowu go zwolnić. Zespół przetestował różne długości fal laserów, aby znaleźć najbezpieczniejsze i najskuteczniejsze z nich, mogące bez szkodliwych skutków kontrolować serce. Jeśli dostarczało około 0,8 J/cm kw. (mniej niż energia potrzebna do świecenia żarówki 60 wat przez sekundę) stymulatory takie nie uszkadzały serc. Po zwiększeniu energii pięciokrotnie, komórki serca ginęły.

"Obecnie prowadzone są badania długoterminowego wpływu światła lasera na uszkodzone komórki serca, ale wyniki są wyraźnie obiecujące" - zauważa Jenkins.

"Jestem szczęśliwy widząc efekty tego badania. Po raz pierwszy ktoś pokazał, że można stosować światło do kontrolowania rytmu całego serca - powiedział Science Nicolas Smith, biofizyk na Uniwersytecie w Osace w Japonii. Kierował on grupą, która po raz pierwszy pokazała, że laserem można kontrolować rytm kardiomiocytów.

Rozwinięcie badań nad stosowaniem technologii laserowej stymulacji serca wiąże się z odpowiedzią na kilka pytań; na razie bowiem, podobnie jak we wcześniejszych badaniach mechanizm działania światła na serce jest nieznany. Naukowcy podejrzewają że ma to związek ze zmianą temperatury. Sam Jenkins przyznał Science, że nie wie czy w ten sam sposób można kontrolować rytm serca dużego dorosłego osobnika. Jeśli uda się znaleźć odpowiedzi na te pytania oraz wykluczy się ewentualność uszkodzenia komórek, to jak mówi Smith, możliwe będzie opracowanie stymulatorów opartych na laserach wykorzystywanych klinicznie np. podczas zabiegów lub wręcz jako stymulatorów wszczepianych - pisze Science.

Źródło: PAP

Foto: meddean.luc.edu