"ابتكار واعد" يمكن أن يغير طريقة دراسة وعلاج عدم انتظام ضربات القلب!

ويمكن أن يكون يوما ما أساسا لطريقة جديدة تماما لعلاج أمراض القلب لدى البشر.

وقد تم تصميم الجهاز ليكون مرنا بدرجة كافية للأشخاص الخاضعين للاختبار الأصغر، ما يوفر دقة أفضل في مراقبة الفيزيولوجيا الكهربية للقلب. وباستخدام الضوء بدلا من الإشارات الكهربائية، يقوم بإصدار اهتزازات أخف عند اكتشاف إيقاعات غير طبيعية.

وعلى عكس الإشارات الكهربائية لأجهزة تنظيم ضربات القلب الحالية، والتي يمكن أن تتداخل مع قدرات التسجيل وتترك للأطباء صورة غير مكتملة للحلقات القلبية، فإن استخدام الضوء لتحفيز القلب يعني أن النظام يمكنه توفير تسجيلات مستمرة لأنماط ضربات القلب - حتى عندما يحتاج إلى إزالة الرجفان.

لم يتم اختبار الجهاز حتى الآن إلا على الفئران، لكن الباحثين صمموه لتقديم تحفيز أكثر دقة - وربما أقل إيلاما - للقلب. إنه يعمل باستخدام تقنية تسمى علم البصريات الوراثي، حيث يمكن تنشيط الخلايا القابلة للإثارة مثل تلك الموجودة في القلب أو الدماغ عند الطلب باستخدام الضوء. وفي هذه الحالة، تم تصميم خلايا عضلة قلب الفأر وراثيا للتعبير عن بروتين مرتبط بالغشاء حساس للضوء الأزرق. 

ويكمن جمال الجهاز في مصفوفاته الرقيقة الناعمة، التي تنتشر مثل بتلات الزهور وتغلف القلب. ويختلف هذا التوافق المحكم إلى حد ما عن كيفية اتصال أجهزة تنظيم ضربات القلب الحالية بالقلب من خلال واحد أو اثنين من الخيوط المزروعة في العضو.

إقرأ المزيد

علماء صينيون يبتكرون دواء مضادا للاكتئاب تأثيره فائق السرعة

كما أن تحفيز القلب من خلال نقطة اتصال أو نقطتين يجعل إزالة رجفان القلب أقل دقة مما هو مثالي.

ويوضح غوتروف: "تتعرض جميع الخلايا الموجودة داخل القلب للضرب في وقت واحد، بما في ذلك مستقبلات الألم، وهذا ما يجعل جهاز إزالة الرجفان مؤلما. إنه يؤثر على عضلة القلب ككل".

وبدلا من ذلك، مع هذا الجهاز الجديد الذي ينشط فقط خلايا عضلة القلب التي تؤدي إلى الانقباض وتجاوز مستقبلات الألم، يأمل الباحثون أن يقدم طريقة أكثر راحة ودقة لمزامنة ضربات القلب غير المنتظمة.

وكما يصف الفريق في ورقتهم البحثية، تم زرع النموذج الأولي للجهاز خارج القفص الصدري للفأر باستخدام قضيب مصنوع خصيصا وخياطة واحدة، وتبادل بيانات معدل ضربات القلب عبر وصلة الأشعة تحت الحمراء.

وقام الباحثون أولا بتحليل هندسة وميكانيكا قلب فأر نابض، مستخدمين هذه المعلومات لتصميم وتصنيع الليزر للشبكة المرنة ذات الأربع شعب بحيث يمكن أن تتحرك مع القلب بينما ينبض بإيقاع.

وأظهر الباحثون اختبار الجهاز اللاسلكي في فئران تتحرك بحرية، وأظهروا أن الجهاز يمكنه اكتشاف الإيقاعات غير الطبيعية وتحفيز القلب أو "إيقاعه'' بدقة ملي ثانية - وبدون حرارة النبضات الضوئية التي تضر بأنسجة القلب.

وأفاد الباحثون أن دقة الجهاز في الكشف عن دقات القلب غير الطبيعية يمكن مقارنتها أيضا بأجهزة مراقبة معدل ضربات القلب اللاسلكية المتوفرة تجاريا.

وعلى الرغم من أن نتائج الدراسات التي أجريت على الحيوانات مثل هذه واعدة، إلا أنه لا يزال من المبكر جدا استخدام علم البصريات الوراثي في ​​البشر. فتتطلب هذه التقنية علاجا جينيا (لجعل الخلايا حساسة للضوء) بالإضافة إلى جهاز إلكتروني قابل للزرع لتحفيزها بطريقة محكمة.

وبينما تم استخدام علم البصريات الوراثي في ​​التجارب السريرية لعلاج أمراض العيون الوراثية النادرة، فإن استخدام هذه التقنية لمراقبة وربما علاج اضطرابات القلب لا يزال نهجا ناشئا يحتاج إلى المزيد من البحث على الحيوانات أولا.

وهناك مجموعة من التحديات التي يجب التغلب عليها، بما في ذلك التسليم الآمن والفعال للتعليمات الجينية التي تشفر البروتينات الحساسة للضوء إلى خلايا القلب.

ولاحظ غوتروف وزملاؤه أن هناك المزيد من العمل الذي يتعين القيام به لنمذجة تعقيدات اضطراب ضربات القلب ولتحسين طرائق هذا الجهاز المعين لاستشعار وتصحيح أنواع مختلفة من عدم انتظام ضربات القلب.

لذا، في الوقت الحالي، يعد الجهاز الشبيه بالزهور واحدا من العديد من الأدوات التي تقدم أداة بحث أنيقة لدراسة عدم انتظام ضربات القلب ومشاكل القلب الأخرى عند حدوثها، على الأقل في النماذج الحيوانية.

نُشرت الدراسة في Science Advances.

المصدر: ساينس ألرت

إقرأ المزيد

ثورة طبية.. ابتكار أصغر جهاز لتنظيم ضربات القلب في العالم

طوّر فريق من المهندسين في جامعة نورث وسترن الأمريكية جهاز تنظيم ضربات قلب متطورا فائق الصغر، يمكن حقنه عبر محقنة قابلة للذوبان دون الحاجة إلى تدخل جراحي.