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Le cellule cardiache sono inclini all'auto-organizzazione
Ultima recensione: 16.10.2021
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Nel cuore, alcune cellule perdono periodicamente la capacità di condurre un impulso. Per non disturbare l'attività cardiaca, i cardiomiociti sono in grado di formare un sistema di conduzione ramificato separato.
I cardiomiociti sono responsabili della funzione contrattile del cuore. Stiamo parlando di celle speciali che possono generare e passare attraverso di loro impulsi elettrici. Tuttavia, oltre a queste strutture, il tessuto cardiaco è rappresentato da cellule del tessuto connettivo che non trasmettono un'onda di eccitazione, ad esempio fibroblasti.
Normalmente, i fibroblasti mantengono la struttura strutturale del cuore e prendono parte alla guarigione dei siti dei tessuti danneggiati. Con un infarto e altre lesioni e malattie, una parte dei cardiomiociti muore: le loro cellule sono piene di fibroblasti, a causa del tipo di cicatrici dei tessuti. Con un grande accumulo di fibroblasti, il passaggio di un'onda elettrica peggiora: questa condizione è chiamata cardiofibrosi in cardiologia.
Le cellule che non sono in grado di condurre un impulso bloccano la normale attività del cuore. Di conseguenza, l'onda è diretta a bypassare l'ostacolo, il che può portare a un percorso circolatorio di eccitazione: si forma un'onda a spirale rotazionale. Questa condizione è indicata come un decorso di impulso inverso: si tratta del cosiddetto rientro, che provoca lo sviluppo di aritmie cardiache.
Molto probabilmente, i fibroblasti ad alta densità causano la formazione di un decorso di impulso inverso per i seguenti motivi:
- le cellule non conduttive hanno una struttura eterogenea;
- Un gran numero di fibroblasti formati sono una sorta di labirinto per i flussi di onde che sono costretti a seguire un percorso più lungo e curvo.
Il picco di densità delle strutture di fibroblasti è chiamato soglia di percolazione. Questo indicatore è calcolato usando la teoria della percolazione, un metodo matematico per valutare l'aspetto dei legami strutturali. I cardiomiociti conduttori e non conduttori stanno diventando tali legami.
Secondo gli scienziati, il tessuto cardiaco dovrebbe perdere la possibilità di conduzione con un aumento del numero di fibroblasti del 40%. In pratica, nella pratica si osserva una conduttività anche nel caso di un aumento del 70% del numero di cellule non conduttive. Questo fenomeno è associato alla capacità dei cardiomiociti di auto-organizzarsi.
Secondo gli scienziati, le cellule conduttrici organizzano il proprio citoscheletro all'interno del tessuto fibroso in modo tale da poter entrare in un comune sincizio con altri tessuti cardiaci. Gli esperti hanno stimato il passaggio di un impulso elettrico in 25 campioni di tessuto connettivo con un diverso livello percentuale di strutture conduttive e non conduttive. Di conseguenza, il picco di percolazione è stato calcolato al 75%. Allo stesso tempo, gli scienziati hanno notato che i cardiomiociti non erano disposti in un ordine caotico, ma erano organizzati in un sistema di conduzione ramificata. Ad oggi, i ricercatori continuano il loro lavoro sul progetto: devono affrontare l'obiettivo di creare nuovi metodi per eliminare le aritmie, che si baseranno sulle informazioni ottenute durante gli esperimenti.
I dettagli del lavoro sono disponibili sulla pagina journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371/journal.pcbi.1006597