Inimile aligatorului continuă să bată Nu contează Ce

Oamenii și aligatorii au inimi cu patru camere, dar inimile de aligator sunt rezistente în mod unic la temperaturi extreme. Credit: Z. Owerkowicz

Mamiferele cu sânge rece și aligatorii au o structură comună a inimii cu patru camere – unică în rândul reptilelor -, dar acolo se termină asemănarea. Spre deosebire de oameni și alte mamifere, ale căror inimi pot suferi fibrilație sub stres, aligatorii au protecție anti-ritmică. Noi rezultate ale cercetării au fost raportate pe 27 ianuarie 2021, în revista Integrative Biologie organică.

„Inimile aligatorului nu sunt fibrilație – indiferent de ceea ce am face. Sunt foarte durabile ”, a spus Flavio Fenton, profesor la Școala de Fizică a Institutului de Tehnologie din Georgia, cercetător la Petit Institute for Bioengineering and Bioscience și autor corespunzător al raportului. Fibrilația este una dintre cele mai periculoase aritmii, ducând la formarea de cheaguri de sânge și accidente vasculare cerebrale în atrii și la moarte în câteva minute, când apare în ventriculi.

Studiul a analizat lungimile de undă potențiale de operare ale inimilor tinere de iepure și aligator. Ambele specii au inimi cu patru camere de dimensiuni similare (aproximativ 3 cm); cu toate acestea, în timp ce iepurii mențin o temperatură constantă a inimii de 38 de grade Celsius, temperatura corpului aligatorilor sălbatici, activi, variază de la 10 la 37 de grade Celsius. Pompa inimii este controlată de o undă electrică care le spune celulelor musculare să se contracte. Această undă este acționată de un semnal electric, care trebuie să apară în același model pentru a menține pomparea sângelui în mod normal. În aritmia letală, acest semnal electric nu mai este coerent.

Cercetarea ar putea reduce riscul cardiac la oameni

Studierea inimilor de aligator poate duce la o mai bună înțelegere a electrofiziologiei cardiace și la modul de a ajuta la reducerea riscului de fibrilație la om. Credit: Z. Owerkowicz

„Aritmia poate apărea din mai multe motive, inclusiv scăderea temperaturii. De exemplu, dacă cineva cade în apă rece și are hipotermie, foarte des această persoană va dezvolta aritmii și apoi se va îneca ”, a spus Fenton.

În timpul studiului, cercetătorii au înregistrat modificări ale modelelor undelor cardiace la 38 C și 23 C. „Unda de excitație din inima iepurelui a scăzut mai mult de jumătate în timpul temperaturilor extreme, în timp ce inima aligatorului a prezentat modificări de doar aproximativ 10% maximum”, a spus Conner Herndon, coautor și asistent de cercetare absolvent la Școala de Fizică. „Am constatat că atunci când lungimea de undă spațială atinge dimensiunea inimii, iepurele poate avea fibrilație spontană, dar aligatorul ar menține întotdeauna această lungime de undă într-o ordine sigură”, a adăugat el.

În timp ce aligatorii pot funcționa pe o gamă largă de temperaturi fără risc de traumatisme cardiace, siguranța lor încorporată are un dezavantaj: limitează ritmul cardiac maxim, făcându-i incapabili să cheltuiască energie suplimentară în caz de urgență. Pe de altă parte, iepurii și alte mamifere cu sânge cald pot oferi ritmuri cardiace mai mari necesare pentru menținerea metabolismului activ, endoterm, dar prezintă un risc crescut de aritmie cardiacă și vulnerabilitate critică la schimbările de temperatură.

Fizicienii din Georgia Tech au colaborat cu doi biologi la studiu, inclusiv fostul coleg postdoctoral din Georgia Tech, Henry Astley, acum profesor asistent la Centrul de Cercetare și Inovare în Biomimicry al Departamentului de Biologie al Universității din Akron.

„Am fost puțin surprins de cât de mare a fost diferența – rezistența pură a inimii de crocodil și delicatețea inimii iepurelui. Nu mă așteptasem ca inima de iepure să se separe la cusături la fel de ușor ca și ea ”, a remarcat Astley.

Temperaturile mai scăzute sunt una dintre cauzele aritmiilor electrofiziologice cardiace, unde undele electrice cu rotație rapidă pot determina inima să bată din ce în ce mai repede, ceea ce poate duce la amenințarea funcției cardiace și la moartea subită cardiacă. Reducerea temperaturii corpului – de multe ori făcută pacienților înainte de anumite intervenții chirurgicale – poate provoca, de asemenea, aritmie.

Cercetătorii sunt de acord că acest studiu ar putea ajuta la înțelegerea mai bună a modului în care funcționează inima și a ceea ce poate provoca aritmie mortală – ceea ce se întâmplă practic atunci când inima nu mai pompează sângele în mod corespunzător.

Autorii consideră, de asemenea, că cercetarea este un pas promițător către o mai bună înțelegere a electrofiziologiei cardiace și cum să ajute la reducerea riscului de fibrilație. Până în decembrie 2020, când a apărut Covid-19, bolile de inimă au fost principala cauză de deces în Statele Unite și în majoritatea țărilor industrializate, cu mai mulți oameni care au murit de boli de inimă decât ambele cazuri au murit împreună.

Astley a spus că cercetarea oferă o înțelegere mai profundă a lumii naturale și o perspectivă asupra diferitelor mecanisme de coping ale animalelor cu sânge rece și cu sânge cald.

Co-autorul Tomasz Owerkowicz, profesor asociat la Departamentul de Biologie de la Universitatea de Stat din California, San Bernardino, consideră concluziile „o altă piesă a puzzle-ului care ne ajută să ne dăm seama cât de adevărate animale nu sunt umane și câte trucuri diferite au în mâneci. ”

El și-a exprimat speranța că mai mulți cercetători își vor urma exemplul și vor folosi un model animal netradițional în cercetările viitoare.

„Studiem cu toții mamiferele, muștele fructelor și peștele zebră. Există o bogăție atât de mare de resurse printre animalele sălbatice încât nu au fost aduse la laborator cu fiziologii atât de îngrijite, care așteaptă să fie descoperite. Tot ce trebuie să facem este să privim ”, a spus el.

Referință: „Defibrilează-te mai târziu, aligator; Evaluarea Q10 și intractabilitatea mențin aligatorii din fibrilație ”de C Herndon, HC Astley, T Owerkowicz și FH Fenton, 27 ianuarie 2021, Biologie organică integrativă.
DOI: 10.1093 / Job / obaa047

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Modelul demonstrează similitudini în modul în care studiază oamenii și insectele

Modelul de calcul demonstrează similaritatea în cunoașterea împrejurimilor oamenilor și insectelor. Potrivit unui nou studiu de la Universitatea din Sussex, care arată cum oamenii pot...

Cum am creat „furtuna perfectă” pentru evoluția și transmiterea bolilor infecțioase, cum ar fi COVID-19

Potrivit unui cercetător de la Universitatea din Anglia de Est, în majoritatea modurilor noastre, „furtuna perfectă” a fost creată pentru evoluția și transmiterea bolilor...

„Adezivul molecular” crește eficiența și face ca celulele solare perovskite să devină mult mai fiabile în timp

Cercetătorii au folosit „adeziv molecular” auto-asamblat monostrat pentru a consolida interfețele din celulele solare perovskite pentru a le face mai eficiente, stabile și fiabile....

Pastele plate sunt atât de avansate încât se formează în morfuri atunci când sunt fierte

Laboratorul CMU gestionează producția de paste, care își schimbă forma pe măsură ce gătește. Credit: Universitatea Carnegie Mellon Pastele plate ambalate creează ambalare, transport...

Oamenii de știință ai undelor gravitaționale Excelentă nouă metodă de rafinare a constantei Hubble – expansiunea și vârsta universului

O ilustrare a artistului unei perechi unificate de stele neutronice. Credit: Carl Knox, Universitatea OzGrav-Swinburne O echipă de oameni de știință internaționali, condusă de...

Newsletter

Subscribe to stay updated.