Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Od bradykardii po tachykardię – po raz pierwszy zbadano puls płetwala błękitnego

Recommended Posts

Specjalistom ze Scripps Institution of Oceanography udało się przeprowadzić pierwsze w historii pomiary tętna płetwala błękitnego. Pomiarów dokonano w Zatoce Monterey za pomocą specjalnego urządzenia, które przez dobę było przymocowane do ciała zwierzęcia. Cztery przyssawki utrzymywały je w pobliżu lewej płetwy piersiowej, gdzie mogło ono rejestrować rytm serca.

To ważne badania, gdyż opracowaliśmy technikę rejestrowania elektrokardiogramu i tętna największego zwierzęcia, jakie kiedykolwiek istniało na Ziemi, mówi Paul Ponganis. Tętno płetwala jest zgodne z naszymi przewidywaniami bazującymi na masie ciała, a uzyskane dane potwierdzają anatomiczne i biomechaniczne modele funkcjonowania układu krążenia tak dużych zwierząt, dodaje uczony.

Uzyskane dane wskazują, że serce płetwali błękitnych pracuje blisko granicy wydajności, co może wyjaśniać, dlaczego zwierzęta te nie wyewoluowały w jeszcze większe. W zanurzeniu u płetwala błękitnego występuje bardzo powolna akcja serca (bradykardia), a w wynurzeniu serce bije z niemal maksymalną prędkością (tachykardia), co pozwala na dokonanie wymiany gazowej i powrót krwi do wszystkich tkanek, gdy zwierzę znajduje się na powierzchni. Tego typu badania pozwalają nam sprawdzić fizjologiczne granice związane z rozmiarami ciała, dodaje Ponganis.

Zwierzęta, których organizmy działają na takich fizjologicznych ekstremach, pozwalają nam zrozumieć biologiczne ograniczenia rozmiarów. Mogą być też szczególnie wrażliwe na zmiany środowiska wpływające na ich źródła pożywienia. Zatem takie badania mogą być istotne dla naszych wysiłków na rzecz zachowania zagrożonych gatunków, stwierdza główny autor badań, profesor Jeremy Goldbogen.

Przed 10 laty Ponganis i Goldbogen dokonali pomiarów tętna u nurkującego pingwina cesarskiego i zaczęli się zastanawiać, czy uda się to wykonać w przypadku płetwala błękitnego. Prawdę mówiąc, wątpiłem w to. Musielibyśmy znaleźć płetwala, umieścić urządzenie w odpowiednim miejscu, musiałoby mieć ono dobry kontakt z jego skórą, a przede wszystkim musiałoby działać i rejestrować dane, mówi Goldbogen.

Naukowcy wiedzieli, że ich urządzenie dobrze działa na mniejszych waleniach przetrzymywanych w niewoli, ale płetwal błękitny to zupełnie inna historia. Przede wszystkim nie odwróci się on na grzbiet, by umożliwić przyczepienie urządzenia. Ponadto od strony brzusznej skóra płetwala przypomina miech akordeonu i silnie się rozciąga podczas jedzenia, więc urządzenie rejestrujące z łatwością mogło się odczepić.

Lata przygotowań przyniosły jednak dobry skutek. Urządzenie udało się dobrze umocować już za pierwszym razem. A zarejestrowane dane pokazały, jak pracuje serce płetwala.

Okazało się, że gdy zwierzę nurkuje, jego serce zwalnia średnio do 4–8 uderzeń na minutę. Najwolniejsze zarejestrowane tempo wyniosło 2 uderzenia na minutę. Gdy badany płetwal znalazł się na największej zarejestrowanej głębokości – 184 metrach – gdzie pozostawał przez 16,5 minuty i żerował, jego puls wzrósł do około 5 uderzeń na minutę, a następnie znowu zwolnił. Gdy zwierzę się najadło i zaczęło wynurzać, jego serce przyspieszyło. Największe tempo, 25–37 uderzeń na minutę, osiągnęło na powierzchni podczas oddychania.

Uzyskane wyniki były nieco zaskakujące, gdyż najwyższe tętno niemal przekraczało wyliczenia oparte na modelach, a tętno najniższe było o 30–50 procent wolniejsze niż mówiły przewidywania. Naukowcy sądzą, że zaskakująco wolne tętno można wyjaśnić elastycznym łukiem aorty, który powoli się kurczy, zapewniając dodatkowy przepływ krwi pomiędzy uderzeniami serca. Z kolei zaskakująco szybkie tempo bicia serca na powierzchni można tłumaczyć jego ruchem i kształtem, które powodują, że ciśnienie podczas poszczególnych skurczów nie zakłóca przepływu krwi.

Patrząc na badania z szerszej perspektywy, wyjaśniają one, dlaczego nigdy nie pojawiło się zwierzę większe od płetwala błękitnego. Jeszcze większe ciało ma tak duże potrzeby energetyczne, że przekraczałoby to możliwości serca.

Naukowcy już planują kolejne badania. Chcą np. dodać do swojego urządzenia akcelerometr, by sprawdzić, jak różne aktywności płetwala wpływają na tempo kurczenia się jego serca. Spróbują też zbadać inne wieloryby.

 


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Choroby układu krążenia są główną przyczyną zgonów na świecie. Lepsze zrozumienie mechanizmów tych chorób pozwoliłoby na uratowanie wielu ludzi. Niezbędnym elementem jest tutaj zaś zrozumienie procesów molekularnych zachodzących w komórkach zdrowego serca. Naukowcy stworzyli właśnie wielką szczegółową mapę zdrowego mięśnia sercowego.
      Mapa powstała w ramach wielkiej inicjatywy Human Cell Atlas, której celem jest opisanie każdego typu komórek znajdujących się w ludzkim organizmie. Autorzy atlasu serca przeanalizowali niemal 500 000 indywidualnych komórek. Dzięki temu powstał najbardziej szczegółowy opis ludzkiego serca. Pokazuje on olbrzymią różnorodność komórek i ich typów. Jego autorzy scharakteryzowali sześć regionów anatomicznych serca. Opisali, w jaki sposób komórki komunikują się ze sobą, by zapewnić działanie mięśnia sercowego.
      Badania przeprowadzono na podstawie 14 zdrowych ludzkich serc, które uznano za nienadające się do transplantacji. Naukowcy połączyli techniki analizy poszczególnych komórek, maszynowego uczenia się oraz techniki obrazowania, dzięki czemu mogli stwierdził, które geny były aktywne, a które nieaktywne w każdej z komórek.
      Uczonym udało się zidentyfikować różnice pomiędzy komórkami w różnych regionach serca. Stwierdzili też, że w każdym obszar mięśnia sercowego zawiera specyficzny dla siebie zestaw komórek, co wskazuje, że różne obszary serca mogą różnie reagować na leczenie.
      Projekt ten to początek nowego sposobu rozumienia budowy serca na poziomie komórkowym. Dzięki lepszemu poznaniu różnic pomiędzy różnymi regionami serca możemy zacząć rozważać wpływ wieku, trybu życia oraz chorób i rozpocząć nową epokę w kardiologii, mówi współautor badań Daniel Reichart z Harvard Medical School.
      Po raz pierwszy tak dokładnie przyjrzano się ludzkiemu sercu, dodaje profesor Norbert Hubner z Centrum Medycyny Molekularnej im. Maxa Delbrücka. Poznanie pełnego spektrum komórek serca i ich aktywności genetycznej są niezbędne do zrozumienia sposobu funkcjonowania serca oraz odkrycia, w jaki sposób reaguje ono na stres i choroby.
      Ze szczegółami badań można zapoznać się w artykule Cells of the adult human heart, opublikowanym na łamach Nature.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Specjaliści z Uniwersytetu Australii Południowej przeprowadzili w Adelaide Zoo pilotażowe badania, podczas których wykazali, że filmując zwierzęta za pomocą kamery cyfrowej o wysokiej rozdzielczości, można określić bez znieczulania ich parametry życiowe, np. puls.
      Podczas testów przedstawicieli różnych gatunków (pandę wielką, lwa, tygrysa sumatrzańskiego, orangutana, pawiana płaszczowego, koalę, kangura rudego, alpakę i pingwina małego) filmowano z odległości od 3 do 40 m. Wychwycono w ten sposób lekkie ruchy klatki piersiowej, wskazujące na puls i częstość oddechów.
      Naukowcy nagrywali filmy bez dodatkowego oświetlenia; przez 1-3 min dla każdego zwierzęcia. Jak podkreślają autorzy artykułu z pisma Sensors, z każdego wideo wycinano 1 min, gdy zwierzę najmniej się ruszało (w ten sposób eliminowano artefakty ruchowe niezwiązane z procesami wewnętrznymi).
      Prof. Javaan Chahl podkreśla, że w ramach eksperymentu nagrano sygnały pulsu i oddechu wszystkich zwierząt. Badanie przeprowadzono bez jakiegokolwiek kontaktu fizycznego ze zwierzętami i bez zaburzania ich codziennych zachowań/zwyczajów.
      Dotąd monitorowanie parametrów życiowych dzikich zwierząt wymagało wykorzystania specjalistycznego sprzętu i zazwyczaj wiązało się z przeszkadzaniem im [...].
      Wykazaliśmy, że kamery cyfrowe mogą z powodzeniem wyekstrahować sygnały sercowo-płucne zwierząt funkcjonujących w środowisku ogrodu zoologicznego. Technika wymaga dopracowania i walidacji, ale [już teraz] pokazuje, że zwierzęta można zdalnie monitorować pod kątem problemów zdrowotnych. Pozwala to na wcześniejsze wykrycie choroby i zmniejszenie liczby wizyt u weterynarza (po wcześniejszym znieczuleniu).
      Naukowcy planują testy z dalszej odległości - kilkuset metrów - w Monarto Safari Park. W przyszłości chcieliby w ten sposób monitorować na wolności kluczowe parametry życiowe zagrożonych gatunków.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Lekarze z Uniwersyteckiego Centrum Klinicznym w Gdańsku wykonali nowatorską operację wszczepienia elektrod nasierdziowych u 13-letniej pacjentki, bez wykonywania sternotomii - otwarcia klatki piersiowej. Dostęp do serca uzyskali z czterocentymetrowego cięcia, bez naruszania struktur kostnych.
      Stała stymulacja serca to uznana metoda leczenia bradykardii, choroby objawiającej się zbyt niskim tętnem.
      Tradycyjnie elektrody układu stymulującego umieszcza się drogą przezżylną, w prawym przedsionku i prawej komorze serca. Jednak - jak zwracają uwagę eksperci - może to prowadzić do powikłań zakrzepowych w układzie żylnym oraz upośledzenia funkcji zastawki trójdzielnej. Co więcej, trwałość elektrod jest ograniczona i po kilku lub kilkunastu latach trzeba je usunąć i wymienić, a to zabieg wysokiego ryzyka.
      Z tych powodów u najmłodszych pacjentów często stosowana jest stymulacja nasierdziowa czyli tzw. epikardialna, która polega na naszyciu elektrod bezpośrednio na ścianę serca. Wiąże się to jednak z koniecznością otwarcia klatki piersiowej. Rozległość takiego zabiegu poza dolegliwościami bólowymi w okresie gojenia także niesie ryzyko.
      Gdańscy specjaliści przeprowadzili tymczasem u 13-letniej pacjentki zabieg implantacji elektrod epikardialnych bez wykonywania sternotomii. Dostęp do serca uzyskano z czterocentymetrowego cięcia spod wyrostka mieczykowatego, bez naruszania struktur kostnych. O operacji, którą przeprowadzono w grudniu, GUMED poinformował PAP w poniedziałek 13 stycznia.
      Co szczególnie istotne, elektrody umieszczono na ścianie prawego przedsionka i lewej komory serca, co jest optymalnym rozwiązaniem. 13-letnia pacjentka zniosła zabieg bardzo dobrze. Dzięki zastosowanej metodzie układ żylny dziewczynki nie został naruszony, co praktycznie wyeliminowało możliwość wystąpienia wielu znanych powikłań elektroterapii - mówi jeden z lekarzy, dr hab. Maciej Kempa, cytowany w informacji prasowej.
      Podczas pierwszej ambulatoryjnej kontroli cztery tygodnie po zabiegu potwierdzono nie tylko prawidłowe wygojenie rany operacyjnej i poprawne działanie stymulatora, ale przede wszystkim dobre samopoczucie pacjentki, zadowolonej z przebiegu i efektów leczenia – mówi jeden z lekarzy, dr hab. med. Maciej Kempa.
      Zabieg był możliwy dzięki trwającej od lat współpracy kardiologów, kardiologów dziecięcych jak i kardiochirurgów Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego.
      W skład interdyscyplinarnego zespołu wszedł kardiochirurg dr n. med. Grzegorz Łaskawski (Klinika Kardiochirurgii i Chirurgii Naczyniowej) wspierany przez chirurga dziecięcego dr n. med. Macieja Murawskiego (Klinika Chirurgii i Urologii Dzieci i Młodzieży). Za część elektrofizjologiczną odpowiadał dr hab. med. Maciej Kempa, kierownik Pracowni Elektrofizjologii i Elektroterapii Serca Kliniki Kardiologii i Elektroterapii Serca Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego. Kwalifikację do zabiegu oraz opiekę nad chorą prowadziła natomiast dr hab. med. Joanna Kwiatkowska (Klinika Kardiologii Dziecięcej i Wad Wrodzonych Serca).

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Dwa białka - receptory glikokortykoidów (ang. glucocorticoid receptor, GR) i mineralokortykoidów (ang. mineralocorticoid receptor, MR) - wspierają się wzajemnie, by utrzymać serce w dobrym zdrowiu. Gdy sygnalizacja między nimi zostaje zaburzona, u myszy rozwija się choroba serca.
      Wyniki, które ukazały się w piśmie Science Signalling, mogą zostać wykorzystane do opracowania związków terapeutycznych dla osób z grupy podwyższonego ryzyka zawału.
      Stres zwiększa ryzyko zgonu z powodu niewydolności serca, bo nadnercza wytwarzają wtedy kortyzol. Kortyzol wywołuje reakcję walcz lub uciekaj i wiąże się z receptorami GR i MR w różnych tkankach ciała, by m.in. ograniczyć stan zapalny.
      Gdy poziom kortyzolu we krwi jest zbyt wysoki przez dłuższy czas, mogą się rozwinąć różne czynniki ryzyka chorób serca, w tym podwyższony poziom cholesterolu i cukru czy nadciśnienie.
      Dr Robert Oakley zidentyfikował źle działające GR w latach 90., gdy jako student pracował z dr. Johnem Cidlowskim na Uniwersytecie Karoliny Północnej w Chapel Hill. Krótko po tym odkryciu inni naukowcy stwierdzili, że ludzie z ponadprzeciętną liczbą zmienionych receptorów GR są bardziej narażeni na choroby serca. Opierając się na tych wynikach, Oakley i Cidlowski testowali szczep myszy pozbawionych sercowych GR. U zwierząt dochodziło do powiększenia serca, a przez to do jego niewydolności i zgonu. Kiedy naukowcy z NIEHS (National Institute of Environmental Health Sciences) wyhodowali szczep myszy bez sercowych MR, serca gryzoni działały normalnie.
      Oakley i Cidlowski zaczęli się więc zastanawiać, co się stanie, gdy w tkance serca brakować będzie obu receptorów. Naukowcy przypuszczali, że zwierzęta po podwójnym knock-oucie genowym będą miały podobne lub poważniejsze problemy z sercem jak myszy bez GR. Ku naszemu zaskoczeniu, serca były [jednak] oporne na chorobę - opowiada Oakley.
      Cidlowski podkreśla, że u myszy tych nie zaszły zmiany genowe, które doprowadziły do niewydolności serca u gryzoni pozbawionych GR, a jednocześnie zaszły korzystne zmiany w działaniu genów chroniących serce. Choć ich serca działały prawidłowo, w porównaniu do serc bez receptorów MR, były one nieco powiększone.
      Sugerujemy, że skoro GR i MR współpracują, lepszym podejściem [do leczenia ludzi z chorobami serca] będzie produkowanie leków działający nie na jeden, ale na dwa receptory naraz - podsumowuje Cidlowski.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Płody mogą wysłać organizmowi matki komórki macierzyste, które różnicując się w komórki serca, dokonują naprawy schorowanego narządu. Choć eksperymenty prowadzono na myszach, zespół Hiny Cahundry z Mount Sinai School of Medicine uważa, że właśnie w ten sposób można wytłumaczyć wysoki odsetek samoistnych wyleczeń u kobiet, które w okresie okołoporodowym zmagały się z kardiomiopatiami.
      W eksperymentach Amerykanów zwykłe samice spółkowały z samcami, u których we wszystkich tkankach ciała wytwarzało się białko wzmocnionej zielonej fluorescencji (ang. ang. enhanced green fluorescent protein, EGFP). Dzięki temu łatwo było prześledzić obecność komórek pochodzących od dziecka w organizmie matki.
      Ekipa zauważyła, że multipotencjalne komórki macierzyste płodu wszczepiały się wybiórczo w uszkodzonych strefach matczynego serca (komórki multipotencjalne to komórki poszczególnych listków zarodkowych: ektodermy, endodermy czy mezodermy; mówi się, że są ukierunkowane tkankowo, czyli mogą się przekształcać wyłącznie w komórki narządów powstających z danego listka). Różnicowały się one w rozmaite linie komórek serca - w warunkach in vivo w komórki nabłonka, komórki mięśni gładkich oraz kardiomiocyty. W warunkach in vitro płodowe komórki wyizolowane z serca matki powtarzały te same szlaki różnicowania, tworząc dodatkowo naczynia krwionośne i bijące kardiomiocyty. Akademicy mogli to wszystko sprawdzić, ponieważ u ciężarnych samic wywoływano zawał, a po 2 tygodniach zabijano, by przeprowadzić sekcję.
      Wydaje się zatem, że komórki macierzyste płodu mogą trafiać do krwiobiegu matki. Ponieważ utrzymują się potem przez dziesięciolecia w tkankach, mamy do czynienia z mikrochimerami. Podobne działania leżą w interesie płodów, ponieważ poprawiając stan zdrowia matki, zwiększają własne szanse na przeżycie.
×
×
  • Create New...