Исследователи приблизились к ответу на медицинский вопрос о структуре внутренней поверхности сердца, впервые заданный гениальным художником и изобретателем Леонардо да Винчи 500 лет назад, сообщает портал rbc.ua.
Ученые обнаружили, что сложная сеть мышечных волокон (трабекулы), выстилающих сердце, позволяет крови течь более эффективно и может влиять на риск сердечной недостаточности. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Чтобы понять роль и развитие трабекул, международная группа исследователей использовала искусственный интеллект для анализа 25 тысяч снимков сердца с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ), а также связанных с ним морфологических и генетических данных.
Отмечается, что исследование отвечает на очень старые вопросы базовой физиологии человека и приводит к новым направлениям понимания сердечных заболеваний.
У людей сердце – первый развивающийся функциональный орган, который начинает спонтанно биться только через четыре недели после зачатия. На раннем этапе развития сердце образует сложную сеть мышечных волокон, называемых трабекулами, которые образуют геометрические узоры на внутренней поверхности сердца. Считается, что они помогают насыщать кислородом развивающееся сердце, но их функция у взрослых остается нерешенной загадкой с 16 века.
“Наша работа значительно продвинула наше понимание важности миокардиальных трабекул… Только сочетание генетики, клинических исследований и биоинженерии привело нас к открытию неожиданной роли трабекулы миокарда в работе сердца взрослого человека”, – объясняет научный сотрудник лаборатории Колд-Спринг-Харбор Ханна Мейер.
Леонардо да Винчи был первым, кто нарисовал трабекулы и их фрактальные узоры в виде снежинок в 16 веке. Он предположил, что они согревают кровь, текущую через сердце, но их истинное значение до сих пор не было признано.
“Наши результаты отвечают на очень старые вопросы базовой биологии человека. По мере того как крупномасштабный генетический анализ и развитие искусственного интеллекта прогрессируют, мы перезагружаем наше понимание физиологии до беспрецедентных масштабов”, – отмечает заместитель генерального директора EMBL Юэн Бирни.
Исследования показывают, что шероховатая поверхность сердечных желудочков позволяет крови течь более эффективно во время каждого удара сердца, точно так же, как ямочки на мяче для гольфа снижают сопротивление воздуха и помогают мячу двигаться дальше.
В исследовании также выделяются 6 областей ДНК человека, которые влияют на развитие фрактальных структур в этих мышечных волокнах. Интересно то, что исследователи обнаружили, что две из этих областей также регулируют ветвление нервных клеток, предполагая, что аналогичный механизм может работать в развивающемся мозге.
Исследователи узнали, что форма трабекул влияет на работу сердца, предполагая потенциальную связь с сердечными заболеваниями. Чтобы подтвердить это, ученые проанализировали генетические данные 50 тысяч пациентов и обнаружили, что различные фрактальные структуры в этих мышечных волокнах влияют на риск развития сердечной недостаточности.
