Ученые объяснили, как нерегулярное сердцебиение становится постоянным

В обыденной речи нередко можно услышать выражение о том, что «сердце екнуло» в момент волнения или романтического переживания. Однако когда речь идёт о настоящих нарушениях сердечного ритма, ситуация уже перестаёт быть безобидной. Наиболее распространённой формой подобных нарушений считается фибрилляция предсердий — состояние, которое может начаться с лёгкого перебоя в работе сердца, но постепенно перерастает в хроническую патологию. При отсутствии лечения оно нередко становится причиной ишемического инсульта, связанного с нарушением кровотока в головном мозге.



Исследователь Университета штата Огайо Николае Моис поставил перед собой задачу глубже изучить механизмы развития этого заболевания, чтобы разработать подходы к терапии ещё до того, как оно приобретёт необратимый характер. Для этого он использует суперкомпьютеры, которые позволяют моделировать работу сердца на уровне, недоступном при классических медицинских экспериментах. Его работа, опубликованная в журнале JACC: Clinical Electrophysiology, уже привлекла внимание специалистов.

Фибрилляция предсердий связана с тем, что верхние камеры сердца сокращаются несогласованно с нижними. На ранних этапах такие эпизоды могут быть редкими, но при постоянном нарушении ритма сердце начинает перестраиваться так, что проблема только усугубляется. Моделирование, проведённое Моисом, позволило отследить этот процесс в динамике и понять, какие механизмы делают болезнь хронической.

Так как эксперименты на людях не дают возможности наблюдать работу сердца с нужной детализацией на протяжении долгого времени, учёный использовал виртуальные симуляции. Эти цифровые модели позволили проследить электрическую активность сердечной ткани в течение суток — дольше, чем это удавалось когда-либо раньше. Для расчётов применялись ресурсы Национального научного фонда США, включая суперкомпьютер Delta NCSA и вычислительные мощности Суперкомпьютерного центра Огайо. Благодаря технологиям NVIDIA и использованию кода CUDA удалось достичь ускорения примерно в 250 раз: то, что потребовало бы годы работы на обычном компьютере, выполнялось всего за неделю.

Результаты показали, что при учащённом сердцебиении клетки стараются стабилизировать уровень кальция. В краткосрочной перспективе это помогает, но при длительном воздействии создаётся замкнутый круг: сердце всё больше адаптируется к аномальному ритму, а вернуть его к нормальной работе становится сложнее.

Моис подчёркивает, что эти выводы объясняют важность ранней диагностики и своевременного лечения фибрилляции предсердий. Его исследования открывают путь к созданию новых препаратов, которые могут предотвратить переход болезни в хроническую форму. Кроме того, аналогичные методы планируется применить и для изучения других патологий сердца, включая сбои естественного водителя ритма или повреждения после инфаркта.

По словам учёного, это первое исследование, где удалось смоделировать долгосрочные изменения сердца, вызванные нерегулярными ритмами, на столь продолжительном временном интервале. В дальнейшем его команда намерена протестировать возможные варианты терапии на основе тех же моделей, а затем подтвердить их эффективность в лабораторных условиях.

Читайте также: