سيعمل القلب بشكل أفضل إذا تمكنت جميع الألياف من الانقباض معًا - أي في توقيت مثالي - وبالتالي ضمان تقلص كل خلية بأقصى قوة. يمكن أن يؤدي مثل هذا الموقف إلى حقيقة أنه في النهاية سيكون هناك نبضات قوية وفعالة للغاية.
كتب الشاعر الرومانسي جون كيتس عن قلبين ينبضان في الوقت نفسه، لكن خلية عضلة القلب الواحدة قد تنبض مثل أكثر من عشرين خلية - هذا ما قاله العلماء في معهد وايزمان للعلوم، بالتعاون مع باحثين من جامعة بنسلفانيا اكتشف. في دراسة نشرت مؤخرا في المجلة العلمية Nature Communications. ومكّن البحث من مراقبة آلية انقباض خلايا عضلة القلب عن كثب، سواء في الظروف الطبيعية أو غير الطبيعية، وتوضيح العلاقة بين نبضات خلايا عضلة القلب وخصائصها الهيكلية والميكانيكية. وقد يساعد في فهم القيود المفروضة على العلاجات الحالية لعدم انتظام ضربات القلب، وربما يشير إلى طرق لتطوير علاجات جديدة.
تتكون عضلة القلب من مجموعات من الخلايا، تحتوي كل منها على ألياف مكونة من وحدات متكررة. عندما ينبض القلب لضخ الدم، تنقبض كل الألياف، مما يؤدي إلى تقلص الخلايا. سيعمل القلب بشكل أفضل إذا تمكنت جميع الألياف من الانقباض معًا - أي في توقيت مثالي - وبالتالي ضمان تقلص كل خلية بأقصى قوة. يمكن أن يؤدي مثل هذا الموقف إلى حقيقة أنه في النهاية سيكون هناك نبضات قوية وفعالة للغاية.
لكن نموذجًا نظريًا جديدًا - وضعه البروفيسور شموئيل شافران، وباحث ما بعد الدكتوراه الدكتور كينجل ديفيفز، من قسم المواد والسطوح في معهد وايزمان للعلوم - يوضح أن الألياف تتقلص معًا فقط عندما تكون وحداتها فهي مكونة، والحدود بين هذه الوحدات، منسقة مع هذه. وبما أن عددًا قليلاً فقط من الألياف المتجاورة يتم تنسيقها بهذه الطريقة، فإن الألياف المنسقة تنبض معًا كحزمة واحدة، ولكن كل حزمة تنبض بشكل منفصل عن الأخرى - وبدون توقيت. ونتيجة لذلك، لا تنبض بالضرورة خلية عضلة القلب كوحدة واحدة، ويعتمد عدد الوحدات التي تنبض منفردة في كل خلية على عدد الحزم، التي قد تصل إلى أكثر من عشرين.
كما تنبأت النظرية، التي تعتمد على الفيزياء الإحصائية، بأن التنسيق بين موقع الألياف في خلية عضلة القلب سيعتمد على البيئة الفيزيائية للخلية، وخاصة على مستوى مرونة البنية الداعمة، التي تسمى خارج الخلية. مصفوفة. تصل المحاذاة إلى الحد الأقصى فقط عندما لا يكون الهيكل ناعمًا جدًا وليس قاسيًا جدًا. يتم هذا التنبؤ من خلال حساب القوى المختلفة المؤثرة على المستوى المجهري، وبشكل رئيسي القوى الميكانيكية التي تمارسها الألياف المجاورة على كل وحدة من وحدات الألياف من خلال القالب خارج الخلية.
وانطلاقاً من افتراض أن الألياف المتناسقة مع بعضها البعض فقط هي التي تنبض مع بعضها البعض، وضع علماء المعهد تفسيراً كمياً لنتائج التجارب التي أجراها زملاؤهم من جامعة بنسلفانيا البروفيسور دينيس ديشر ود. ستيفاني ماجكوت. وكجزء من تجاربهم، وضع العلماء خلايا قلب جنينية للكتاكيت على أسطح ذات مستويات مختلفة من المرونة، واكتشفوا أن خاصيتين مختلفتين تمامًا - التنسيق الهيكلي للألياف وشدة نبض الخلية - تعتمدان على صلابة القلب. سطح. وأوضح النموذج الذي طوره علماء المعهد لماذا وكيف تتوافق المعلومات الموجودة على الهيكل مع قياسات شدة النبض.
قد يشرح النموذج كيفية تنسيق خلايا عضلة القلب مع بعضها البعض أثناء نمو الجنين، وكيف يؤثر هذا التنسيق على نشاط العضلات في القلب البالغ. يشير هذا التأثير إلى أن نجاح الأدوية وأجهزة تنظيم ضربات القلب الكهربائية وغيرها من التدابير لتنظيم معدل ضربات القلب يعتمد إلى حد ما على الترتيب الهيكلي لألياف عضلة القلب. إذا لم يتم تنسيق الألياف - قد يكون نجاح هذه التدابير محدودا. لذلك، من الممكن في المستقبل، بفضل نتائج البحث، أن يكون من الممكن تحسين علاج أمراض القلب. على سبيل المثال، إذا قام العلماء بزراعة خلايا قلب جديدة بدلاً من تلك المتضررة من المرض، فربما يكون من الممكن التحكم في بيئة النمو، بحيث تكون بنيتها منظمة، وكما قال كيتس، تنبض جميع أليافها كواحد.
