Ceea ce noi percepem ca fiind bătăile inimii noastre este de fapt acţiunea coordonată a mai mult de un miliard de celule musculare. În cea mai mare parte din timp, numai celulele musculare de la camerele mai mari ale inimii se contractă şi se relaxează.
Dar atunci când inima trebuie să depună un efort mai mare, se bazează pe susţinerea celulelor musculare atriale aflate în camerele mai mici (atrii) ale inimii.
Sănătatea acestor celule atriale "de înaltă performanţă" se bazează pe concentraţiile specifice de calciu celular. Acum, pentru prima dată, oamenii de ştiinţă de la Universitatea din Nottingham au produs un model matematic al activităţii calciului în celulele inimii atriale, care va creşte semnificativ şansele noastre de a trata bolile de inimă şi accidentele vasculare cerebrale.
Această descoperire, care îi conduce pe oamenii de ştiinţă într-o lume a activităţii celulare care nu poate fi surprinsă de tehnica imagistică actuală, a fost publicată în jurnalul Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Dr. Rüdiger Thul, lector în matematică aplicată la Şcoala de Ştiinţe Matematice, a declarat: "Acest nou model oferă perspective clinice relevante în iniţierea şi propagarea de semnale sub-celulare de calciu. Astfel, pentru prima dată, putem manipula proprietăţile celulare printr-un întreg muşchi atrial, cu scopul de a deduce condiţiile care dau naştere la anomalii. Acest lucru are potenţialul de a indica noi tratamente pentru bolile de inimă şi pentru bătăile neregulate, cum ar fi fibrilaţia atrială, care pot duce la tromboză şi la accidente vasculare cerebrale".
Importanţa bătăilor atriale
O inimă umană va bate mai mult de un miliard de ori în timpul vieţii noastre. Funcţia principală a inimii este de a pompa sânge. Pentru a genera forţa necesară propulsării sângelui prin toate vasele de sânge, inima bate cu fiecare contracţie a celulelor sale.
Cele mai multe dintre aceste celule musculare înconjoară camerele mai mari ale inimii, ventriculele. În condiţii de repaus, ventriculele sunt în principal responsabile pentru contractarea inimii. Când sângele trebuie să fie pompat mai rapid - de exemplu, în timpul exerciţiilor - camerele mai mici ale inimii contribuie la contracţie. Acest lucru este cunoscut sub numele de bătăi atriale.
Pe măsură ce îmbătrânim sau atunci când ceva este în neregulă cu inima noastră - cum ar fi fibrilaţia atrială - celulele musculare atriale încep să se deterioreze. Ca rezultat, vom pierde sprijinul bătăilor atriale. Fibrilaţia atrială constituie cea mai comună formă de aritmie cardiacă - bătăi neregulate ale inimii.
Rolul calciului în menţinerea inimii noastre în formă
Mai multe studii experimentale au arătat că pentru a declanşa contracţia în celulele musculare atriale, concentraţia de calciu urmează o coregrafie elaborată, care prezintă valori diferite de concentrare în diferite părţi ale celulei. Acest lucru este în contrast cu celulele ventriculare, unde concentraţia de calciu este aproape în întregime uniformă în întreaga celulă.
Pentru a înţelege pe deplin dinamica calciului atrial trebuie să fim capabili să monitorizăm celula atrială în totalitate. Din păcate, acest lucru este în prezent, dincolo chiar şi cele mai noi tehnologii experimentale. Mai mult decât atât, manipulările experimentale de celule interferă, de obicei, cu mai mult de un mecanism de control celular ceea ce face mai greu să se despartă contribuţiile căilor diferite. Prin urmare, dezvoltarea de modele de ultimă generaţie a comportamentului celular atrial este crucială pentru înţelegerea noastră.
Noul model matematic ar putea salva vieţi
Dr. Thul a spus: "puterea modelului nostru este că putem studia concentraţia de calciu intracelular de-a lungul întregului volum al celulei musculare atriale, în acelaşi timp. Acest lucru ne permite o explorare detaliată a modelelor de calciu asociate cu ambele condiţii sănătoase şi patologice.
"Mai mult decât atât, putem activa şi dezactiva proprietăţile celulare şi putem vedea modul în care acestea ajustează modelele de calciu. Prin urmare, putem deduce ce condiţii duc la anomalii şi ar putea duce la boli, cum ar fi fibrilaţia atrială. Este important să ne amintim că orice tratament farmaceutic administrat, acţionează doar la nivelul de celulă unică. Răspunsul unui organ întotdeauna rezultă din interacţiunea dintre componentele sale celulare. Privind înainte către tratamentele pentru fibrilaţia atrială şi alte patologii cardiace, un model complet de trei dimensiuni a unei celule atriale oferă un teren ideal pentru testarea de noi medicamente".
Textul este traducerea articolului Mathematics-heart, cu acordul editorului.
Traducerea: Anamaria Spătaru
