Сердечко маленькое по клеточкам: Рисунки по клеточкам сердечки в тетради для начинающих

Волнующие и потенциально важные открытия

Когда кто-то испытывает сердечный приступ, клетки его сердца умирают. В отличие от случая в некоторых частях тела, мертвые клетки не заменяются новыми. Это означает, что не все сердце пациента бьется после выздоровления, несмотря на лечение от сердечного приступа. Пациент может испытывать проблемы, если большая часть его сердца повреждена.

Две группы ученых создали потенциальные решения проблемы мертвой сердечной ткани. Решения работают на грызунах и могут однажды сработать у нас. Одно решение включает пластырь, содержащий сердечные клетки, полученные из стволовых клеток. Пластырь помещают поверх поврежденного участка сердца. Другой включает инъекцию геля, содержащего молекулы микроРНК. Эти молекулы косвенно стимулируют размножение клеток сердца.

Сердечные клетки и электропроводность

Мышечные клетки сердца

Сердце - это полый мешок с мышечными стенками.Стенки состоят из специализированных мышечных клеток, которых больше нет в организме. Клетки сокращаются при электрической стимуляции. В организме электрический ток в нервах и мышцах создается потоком ионов, а не электронов. Клетки сердца также известны как клетки сердечной мышцы, кардиоциты, миоциты сердца и миокардиоциты.

Узел SA или Кардиостимулятор

Синоатриальный или СА узел также называют кардиостимулятором сердца. Узел расположен в верхней части стенки правого предсердия, как показано на рисунке ниже.Он генерирует регулярные электрические импульсы или потенциалы действия, которые стимулируют сокращение сердца. Активность узла SA регулируется вегетативной нервной системой, которая вызывает увеличение или уменьшение частоты сердечных сокращений по мере необходимости.

Система электропроводности

Узел SA стимулирует оба предсердия к сокращению, поскольку он посылает сигнал по системе электропроводности сердца. Сигнал отправляется по связке Бахмана в левое предсердие. AV (атриовентрикулярный) узел расположен в нижней части правого предсердия и стимулируется, когда сигнал достигает его.

Как только AV-узел стимулируется, он посылает импульс вдоль остальной части системы электропроводности (пучок His, левый и правый пучок пучка и волокна Пуркинье) и запускает сокращение желудочков.

Искусственный кардиостимулятор

Искусственный кардиостимулятор может быть имплантирован в сердце, чтобы помочь узлу SA и проблемам с электрической проводимостью. Однако, когда сократительные клетки в сердечной мышце умирают, их нельзя заменить. Они больше не реагируют на электрическую стимуляцию и не сжимаются.Рубцовая ткань часто образуется в области.

Большая площадь поврежденной сердечной ткани может быть изнурительной для пациента и может привести к сердечной недостаточности. Термин «сердечная недостаточность» не обязательно означает, что сердце перестает биться, но это означает, что оно не может качать кровь достаточно хорошо, чтобы удовлетворить все потребности организма. Ежедневные действия могут стать трудными для пациента.

стволовых клеток

Ученые из Университета Дьюка создали патч, который можно поместить поверх поврежденного участка сердца и вызвать регенерацию тканей.Патч содержит специализированные клетки, полученные из стволовых клеток. Стволовые клетки не специализированы, но обладают способностью к образованию специализированных клеток при правильной стимуляции.

Стволовые клетки являются нормальным компонентом нашего тела, но, за исключением определенных областей, их нет в изобилии и они не активны. Активированные клетки предлагают захватывающую возможность замены тканей и структур организма, которые были повреждены или разрушены.

Стволовые клетки имеют разные потенции. Слово «потенция» относится к числу типов клеток, которые может продуцировать стволовая клетка.

• Тотипотентные стволовые клетки могут продуцировать все типы клеток в организме, а также клетки плаценты. Только клетки самого раннего эмбриона являются тотипотентными.
• Плюрипотентные клетки могут продуцировать все типы клеток в организме. Эмбриональные стволовые клетки (за исключением клеток самой ранней стадии развития) являются плюрипотентными.
• Мультипотентные клетки могут продуцировать только несколько типов стволовых клеток. Взрослые (или соматические) стволовые клетки являются мультипотентными. Хотя их называют «взрослыми» клетками, они встречаются и у детей.

Интересным достижением в науке стало то, что исследователи обнаружили, как заставить специальные клетки нашего тела стать плюрипотентными. Эти клетки известны как индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, чтобы отличать их от природных эмбрионов.

Патч для поврежденного сердца

Согласно пресс-релизу Университета Дьюка, на который ссылаются ниже, стволовые клетки, которые могут продуцировать клетки сердечной мышцы, были введены в больные человеческие сердца в клинических испытаниях. В выпуске говорится, что «похоже, что есть некоторые положительные эффекты» от процедуры, но большинство инъецированных стволовых клеток либо умерли, либо не смогли произвести сердечные клетки.Это наблюдение говорит о том, что необходимо улучшить решение проблемы. Ученые герцога думают, что они, возможно, нашли тот.

Ученые создали патч, который, вероятно, достаточно большой, чтобы покрыть повреждения в сердце человека. Пластырь содержит различные сердечные клетки, полученные из плюрипотентных стволовых клеток. И естественные стволовые клетки от эмбрионов и индуцированные от взрослых производят необходимые клетки. Клетки помещают в гель в определенном соотношении. Исследователи обнаружили, что клетки человека обладают удивительной способностью к самоорганизации при помещении в подходящую среду, как это происходит в гелевом пластыре.Пластырь является электропроводящим и способен биться как сердечная ткань.

Патч еще не готов для использования человеком. Необходимо внести улучшения, такие как увеличение толщины пластыря. Кроме того, необходимо найти способ полной интеграции его в сердце. Меньшие версии патча были прикреплены к сердцам мыши и крысы и функционировали как сердечная ткань. На видео ниже видно, как бьется сердце, но нет звука.

ДНК: базовое введение

ДНК, или дезоксирибонуклеиновая кислота, присутствует в ядре почти каждой клетки нашего тела.(Зрелые эритроциты не содержат ядра или ДНК.) Молекула ДНК состоит из двух длинных нитей, скрученных вокруг друг друга, образуя двойную спираль. Каждая цепь состоит из последовательности «строительных блоков», известных как нуклеотиды. Нуклеотид состоит из фосфата, сахара, называемого дезоксирибозой, и азотистого основания (или просто основания). В ДНК есть четыре основания: аденин, тимин, цитозин и гуанин. Молекулярную структуру можно увидеть на иллюстрации выше.

Основания одной цепи ДНК повторяются в разных порядках, подобно буквам алфавита, когда они образуют слова в предложениях.Порядок баз на нити очень важен, потому что он составляет генетический код, который контролирует наше тело. Кодекс работает, "инструктируя" организм для производства определенных белков. Каждый сегмент цепи ДНК, который кодирует белок, называется геном. Нить содержит много генов. Однако он также содержит последовательности оснований, которые не кодируют белки.

Основания на одной цепи молекулы ДНК определяют идентичность оснований на другой цепи. Как показано на рисунке выше, аденин на одной нити всегда соединяется с тимином на другой, а цитозин на одной нити соединяется с гуанином на другой.

Только одна нить молекулы ДНК кодирует белки. Причина, по которой молекула должна быть двухцепочечной, выходит за рамки этой статьи. Это интересный вопрос для исследования, хотя.

Messenger RNA

Гены контролируют производство белков. ДНК не может покинуть ядро ​​клетки. Однако белки производятся вне ядра. Один тип РНК (рибонуклеиновая кислота) решает эту проблему путем копирования кода для создания белка и его транспортировки туда, где он необходим.Молекула известна как мессенджер РНК или мРНК. Молекула РНК очень похожа на молекулу ДНК, но она одноцепочечная, содержит рибозу вместо дезоксирибозы и содержит урацил вместо тимина. Урацил и тимин очень похожи друг на друга и ведут себя одинаково в отношении связывания с другими основаниями.

Транскрипция

Две цепи молекулы ДНК временно разделяются в области, где производится РНК. Отдельные нуклеотиды РНК вступают в положение и связываются с нуклеотидами на одной цепи ДНК (цепи матрицы) в правильной последовательности.Последовательность оснований в цепи ДНК определяет последовательность оснований в РНК. Нуклеотиды РНК объединяются, чтобы сделать молекулу мессенджера РНК. Процесс создания молекулы из кода ДНК известен как транскрипция.

Перевод

После завершения строительства РНК-мессенджер покидает ядро ​​через поры в ядерной мембране и перемещается в клеточные органеллы, называемые рибосомами. Здесь правильный белок сделан на основе кода в молекуле РНК.Процесс известен как перевод. Нуклеиновые кислоты состоят из цепочки нуклеотидов, в то время как белки состоят из цепочки аминокислот. По этой причине создание белка из кода РНК можно рассматривать как перевод с одного языка на другой.

MicroRNA

Второе потенциально важное открытие, касающееся регенерации сердечной мышцы, сделано учеными из Университета Пенсильвании. Он основан на действии молекул микроРНК, которые представляют собой короткие нити, содержащие некодирующие основания.Каждая молекула содержит около двадцати оснований. Молекулы принадлежат к группе, известной как регуляторная РНК.

Молекулы регуляторной РНК не так хорошо поняты, как молекулы РНК, участвующие в синтезе белка. Кажется, что они выполняют много важных функций, и считается, что они играют роль в самых разных процессах. Многие ученые изучают свои действия. МикроРНК - относительно недавнее и очень интересное открытие.

Экспрессия генов - это процесс, при котором ген становится активным и запускает производство белка.Известно, что микроРНК мешает производству белка, часто путем какого-либо ингибирования действия РНК-мессенджера. Делая это, говорят, что "замолчать" ген. В видео ниже. профессор Гарварда обсуждает микроРНК.

инъекционный гель для сердца

Причины, по которым клетки сердца не восстанавливаются, до конца не изучены. В надежде исправить повреждения сердца мыши ученые Пенсильванского университета создали смесь молекул miRNA, которые, как известно, участвуют в передаче сигналов репликации клеток.Они помещали молекулы в гидрогель гиалуроновой кислоты и затем вводили гель в сердца живых мышей. В результате ученые смогли подавить некоторые сигналы «остановки», которые препятствуют размножению клеток сердца. Это позволило генерировать новые сердечные клетки.

Сигнальные пути часто включают специфические белки. Молекулы miRNA, возможно, работали, подавляя образование этих белков через их взаимодействие с молекулами Messenger RNA.

В результате лечения микроРНК у мышей, перенесших инфаркт, «улучшилось выздоровление в ключевых клинически значимых категориях».Эти категории отражали количество крови, накачанной сердцем. В дополнение к демонстрации функциональных улучшений в сердцах мыши после лечения, исследователи смогли продемонстрировать, что количество клеток сердечной мышцы увеличилось.

Исследователи знают, что использование miRNA для ингибирования сигналов «стоп» и косвенного стимулирования репликации клеток может быть опасным, а не полезным. Увеличение деления клеток происходит при раке. Также может возникнуть проблема, если молекулы miRNA запускают размножение клеток, отличных от сократительных клеток в сердце.Ученые хотят продвигать пролиферацию клеток сердца достаточно долго, чтобы помочь, а затем остановить процесс. Это одна из целей их будущих исследований.

Надежда на будущее

Хотя новые методы, описанные в этой статье, в настоящее время используются только на грызунах, они дают надежду на будущее. Два новостных сообщения, которые я описываю, были выпущены в последующие дни, хотя исследования проводились учеными из разных учреждений.Это может быть совпадением, или это может указывать на то, что количество исследований по оказанию помощи в восстановлении поврежденных сердец увеличивается. Это может быть хорошей новостью для людей, которые нуждаются в помощи.