Метод биомеханического картирования помогает в разработке методов лечения поврежденной ткани сердца: метод на основе ОКТ позволяет выявить тканевую механику повреждения сердечного приступа у мышей

«Сегодня около миллиона человек страдают от сердечных приступов каждый год, и в настоящее время нет лекарства от образовавшегося рубца на сердечной ткани», — сказал Кирилл В. Ларин из Хьюстонского университета, штат Техас, который вместе с Джеймсом Ф. Мартином из Университета Хьюстона руководил исследованием. Медицинский колледж Бейлора и Техасский институт сердца. «Мы работаем над разработкой способов регенерации сердечной ткани, и наши исследования работают по измерению механических свойств, чтобы определить, восстанавливается ли сердце в ответ на терапию».В журнале Biomedical Optics Express оптического общества (OSA) исследователи сообщают о результатах исследований на мышах, показывающих, что метод высокого разрешения, известный как оптическая когерентная эластография (OCE), может использоваться для сравнения механических свойств здоровой ткани и ткани, поврежденной индуцированный сердечный приступ. Исследователи планируют использовать этот метод для оценки эффективности терапии, направленной на устранение повреждений сердечной ткани.

Регенерирующая сердечная тканьСердечные приступы возникают, когда сгусток крови не позволяет коронарной артерии доставлять богатую кислородом кровь к сердцу. Эта блокада лишает сердечную мышцу кислорода и в течение короткого времени вызывает необратимые повреждения в виде рубцов на ткани.

Этот урон забирает энергию у бьющегося сердца и влияет на то, насколько хорошо оно может сокращаться для перекачивания крови.«Эксперименты показали, что ткань сердца новорожденных млекопитающих может полностью регенерировать, но с возрастом эта способность к регенерации уменьшается», — сказал Ларин. «Группа Мартина работает над способами манипулирования этими молекулярными путями таким образом, чтобы стимулировать взрослую сердечную ткань к самовосстановлению».Исследователи обратились к OCE, методике, разработанной в лаборатории Ларина, чтобы посмотреть, может ли она быть полезной для наблюдения за тем, насколько хорошо экспериментальные методы лечения работают на моделях мышей.

ОКЭ основан на методике оптической когерентной томографии (ОКТ) биомедицинской визуализации, которая позволяет получать изображения микроструктур тканей с высоким разрешением. Однако вместо получения структурной информации OCE использует принципы ОКТ для создания карт механики тканей с высоким разрешением.

OCE идеально подходит для наблюдения за механикой тканей сердца мышей, потому что он имеет разрешение, необходимое для определения того, перемещается ли граница между здоровой и рубцовой тканью в ответ на терапию. Хотя для изучения механики тканей можно использовать другие методы визуализации, такие как МРТ или ультразвук, они лучше подходят для больших участков ткани, чем для маленького хрупкого сердца мыши.Выполнение OCE требует, чтобы в ткани были введены механические волны.

Подобно тому, как камень, брошенный в воду, вызывает узор волн, ткань, подвергнутая небольшой механической силе, будет демонстрировать определенный узор волн, распространяющихся через нее. Исследователи разработали аналитические модели для восстановления механических свойств ткани путем анализа скорости или пространственных характеристик волн.

«Из-за небольшого размера и хрупкости сердца мыши нам пришлось создать специальное оборудование для создания очень малых возмущений в тканях», — сказал Ларин. «Давление, время и местоположение этой приложенной силы должны были быть очень точными. Волны также должны были иметь очень малую амплитуду, что было важно для сохранения ткани».Исследование тканей после сердечного приступа

Исследователи протестировали свой подход к визуализации на образцах тканей мышей. После индуцированного сердечного приступа у мышей образовались рубцы, похожие на те, которые возникают в результате сердечного приступа у людей. Через шесть недель исследователи вырезали сердца и использовали ОКЭ для измерения механических свойств сердечной ткани.Исследователи увидели, что поврежденная ткань показала меньшую анизотропию — или направление распространения волны — по сравнению со здоровой тканью.

Это наблюдение показало, что мышечные волокна в поврежденной области были более дезорганизованы, чем здоровые ткани. Они также увидели различия в жесткости тканей между здоровыми и поврежденными тканями с помощью OCE.

«Это первое применение OCE для картирования механических свойств мышц сердца с высоким разрешением», — сказал Ларин. «Мы смогли увидеть различия в механических свойствах нормальной сердечной ткани и областей с инфарктом миокарда. В будущем мы хотим использовать эту технику для исследования регенерированной сердечной ткани, чтобы помочь нам найти терапию, которая принесет пользу миллионам людей во всем мире. кто пережил сердечный приступ ".

4 комментария к “Метод биомеханического картирования помогает в разработке методов лечения поврежденной ткани сердца: метод на основе ОКТ позволяет выявить тканевую механику повреждения сердечного приступа у мышей”

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *