تأثیرات فشارهای محیطی بر ساختار قلب

به طور تقریبی از هر ۵۰۰ نفر، یک فرد دچار اختلال قلبی به نام “کاردیومیوپاتی هیپرتروفیک” (HCM) می‌باشد. این نوع بیماری، که رایج‌ترین شکل کاردیومیوپاتی به شمار می‌رود، باعث ایجاد ضخامت در ماهیچه‌های قلب و کاهش انعطاف‌پذیری آنها می‌شود. در وضعیتی که بیمار با استرس محیطی مواجه شود، بیماری کاردیومیوپاتی هیپرتروفیک ممکن است باعث بروز مرگ ناگهانی گردد.

اگر چه نقص‌های ژنتیکی که به کاردیومیوپاتی هیپرتروفیک منتهی می‌شوند شناسایی شده‌اند، اما درک رفتار این بیماری ناشی از جهش‌ها چالش‌برانگیز است؛ چرا که تعاملات سلولی در محیط دو بعدی پتری دیش به گونه‌ای نیست که شبیه به تعاملات آنها در یک اندام سه‌بعدی باشد.

پژوهشگران “دانشگاه کالیفرنیا، برکلی” (Cal) و موسسه تحقیقاتی “گلداستون” (Gladstone) آمریکا، با بهره‌گیری از نوآورانه‌ترین شیوه‌های اصلاح ژن، تولید سلول‌های بنیادی و پتری‌دیش‌های سه‌بعدی، موفق به طراحی یک مدل “میکرولایه” از قلب شده‌اند تا اثرات استرس محیطی را بر بافت‌های سالم و غیرعادی قلب مورد تحقیق قرار دهند.

تحقیق‌کنندگان با استفاده از این مدل‌های میکرولایه، لایه‌های نرمال سلول‌های ماهیچه‌ای قلب را با لایه‌های سلول‌های جهش‌یافته مقایسه کردند.

دانشمندان برای ایجاد یک چارچوب میکروسکوپی که در آن سلول‌های قلب رشد می‌کنند، از فناوری چاپ سه‌بعدی لیزری استفاده نمودند. آنها موفق شدند شرایط استرسی که سلول‌های قلب تحت آن قرار می‌گیرند را به درستی در این مدل شبیه‌سازی نمایند. این سلول‌های ماهیچه‌ای توانایی انجام حرکات مشابه با حرکات آکاردئون برای جابجایی چارچوب قلب را دارند.

هنگامی که پژوهشگران سلول‌های طبیعی را برای ساخت نانولایه‌ها به کار بردند، مشاهده کردند که این سلول‌ها به خوبی با شرایط استرس‌زا سازگار می‌شوند؛ اما زمانی که از سلول‌های جهش‌یافته برای تولید میکرولایه‌ها استفاده شد، تعامل آنها به شکل عادی باقی ماند و تحت شرایط استرس‌زا به آریتمی قلبی مبتلا شدند. بیماران مبتلا به کاردیومیوپاتی هیپرتروفیک نیز ممکن است تحت تأثیر استرس‌زا به آریتمی قلبی دچار گردند.