Vědci z 1. LF UK hledají možnost náhrady kardiostimulátorů biologickou tkání

Vědci z 1. lékařské fakulty Univerzity Karlovy v Praze zkoumají příčiny vrozených srdečních onemocnění, přičemž jednou z nich jsou poruchy srdečního rytmu (arytmie). Ve vyšším věku se tato choroba vyskytuje poměrně často a dá se většinou uspokojivě léčit voperováním (implantací) kardiostimulátoru, který dokáže nepravidelný rytmus obnovit. Avšak pro dítě, které se s touto vadou narodí, představuje léčba kardiostimulátorem celoživotní riziko komplikací. Vědci proto bádají, zda a jak by se dal tento přístroj nahradit biologickým materiálem. „Řadu poznatků, které mají na tuto otázku odpovědět, jsme již publikovali v renomovaných vědeckých časopisech. K realizaci samotné však zbývá ještě velmi dlouhá cesta,“ říká prof. MUDr. David Sedmera, DrSc., z Anatomického ústavu 1. LF UK. Problematice vrozených srdečních onemocnění se věnuje již 20 let.

„Medicína se odedávna snaží ‚opravovat‘ orgánové funkce. Korekce poruch srdečního rytmu přímým zásahem do fungování přirozených buněk představuje obrovskou výhodu oproti nejrůznějším technickým prostředkům, které nejsou tělu vlastní,“ doplnil prof. MUDr. Aleksi Šedo, DrSc., děkan 1. LF UK. Připomněl také, že důležitou součástí srdečního převodního systému zodpovědného za regulaci srdečního rytmu jsou takzvaná Purkyňova vlákna, která jsou pojmenována podle absolventa naší lékařské fakulty a významného vědce J. E. Purkyněho.

Srdce má kromě svalových vláken umožňujících mechanické fungování (pumpování krve) také speciální tkáň, která zabezpečuje tvorbu a přenos elektrických vzruchů nutných pro správnou funkci. Tyto svalové buňky jsou umístěny v horní části pravé srdeční síně (tzv. sinusový uzel). Když je těchto buněk málo nebo jsou z nějakého důvodu oslabeny, srdce nedostává impulsy a rytmicky se nestahuje. Podstatou výzkumu je zjistit, které buňky a za jakých okolností srdeční činnost řídí a zda a jak by se daly v případě jejich nedostatku nahradit.

„Když budeme znát přesnou odpověď na všechny tyto otázky, mohli bychom biologickou cestou aktivaci nemocného srdce ovlivnit tak, aby se jeho funkce zlepšila. V konečném důsledku by to pak mohlo znamenat, že by dítě s vrozenou závažnou poruchou rytmu umělý kardiostimulátor nepotřebovalo. Díky tomu by se výrazně zlepšila kvalita jeho života,“ říká prof. Sedmera. Doplňuje, že jako hudba daleké budoucnosti zní možnost vymodelovat biologické fungující srdce.

Některým typem vrozené srdeční vady trpí jedno z 50 až 100 narozených dětí. Řada z těchto vad je poměrně dobře odstranitelná. Porucha srdečního rytmu sice není tak častým onemocněním – projeví se u jednoho dítěte z 10 000, ale jeho léčba je komplikovaná. Většinou nezbývá nic jiného, než malému pacientovi voperovat kardiostimulátor. To však s sebou nese riziko infekce, riziko výkonu při opakované implantaci, sníženou kvalitu života omezením některých aktivit včetně negativního estetického aspektu. „Děti nemohou sportovat jako ostatní, musí se vyhýbat magnetickému poli, při každém sebemenším lékařském zákroku, např. trhání zubů, musí užívat preventivně antibiotika. A zatímco u dospělého člověka vydrží v těle kardiostimulátor bez poruchy až deset let, dítěti se kvůli růstu musí měnit mnohem častěji, přičemž každá výměna přístroje jeho organismus zatěžuje,“ vysvětluje prof. Sedmera.

Ke zkoumání fyzikálních pochodů v srdečním svalu a tepnách využívají vědci na 1. LF UK jako modely srdce kuřecích a myších zárodků. Srdce nabarví speciální barvou a pozorují je pod mikroskopem speciálním objektivem. Pohyb elektrické vlny v srdci sleduje videokamera, která je schopna zaznamenat 1000 i více obrázků za sekundu. „Z videozáznamu se dá zjistit, kdy je která část srdce aktivována, a to s přesností na 1 milisekundu,“ vysvětluje prof. Sedmera. Výsledky výzkumníkům umožňují pochopit, co se ve vyvíjejícím srdci děje v závislosti na různých faktorech, z nichž si mnohé nadefinují sami. Prof. Sedmera ale opakovaně upozorňuje, že cesta k aplikaci postupů na člověka je ještě velmi dlouhá.

Na vysvětlenou:

Co jsou arytmie a jak vznikají?

Jak již bylo řečeno, v srdci je kromě svalových vláken, umožňujících pumpování krve, také speciální tkáň, která dovoluje tvorbu a převod vzruchů pro jeho práci. Zdroj elektrické srdeční aktivity je mezi horní dutou žílou a pravou srdeční síní. Odtud se vzruchy šíří nejprve svalstvem srdečních síní a poté svalovinou srdečních komor (prostřednictvím Purkyňových vláken) a umožňují jejich pravidelné stahování. Nejprve se stáhnou síně, naplní komory krví a poté dochází k stahu komor a pumpování krve do plic a do celého těla. U zdravého člověka tepe srdce o frekvenci mezi 60–90 tepy za minutu. Jinou rychlostí tepe srdce ve spánku, jinou při námaze. To všechno jsou změny přechodné a fyziologické – jsou to projevy schopnosti srdce reagovat na měnící se potřeby organismu. Problémy nastávají ve chvíli, kdy se srdeční rytmus výrazně zpomalí nebo zrychlí, případně ztratí trvale svou pravidelnost. Tyto poruchy se souhrnně nazývají srdeční arytmie. Termínem bradykardie (bradyarytmie) se označuje rytmus výrazně zpomalený, slovem tachykardie (tachyarytmie) naopak příliš rychlý. Pojem fibrilace charakterizuje tzv. míhání čili stav úplné ztráty koordinace srdečních pohybů. V případě fibrilace síní se přestanou stahovat síně, při fibrilaci komor se srdce mění v chvějící se chomáč svalových vláken, neschopných oběhově účinného přečerpávání krve.

Příznaky arytmií

Příznaky arytmií mohou být různé, nejčastěji se projevují jako bušení srdce, nebo pocit občasného „vynechání srdce“, jako nepravidelný tep, slabost, nebo může dojít k přechodné ztrátě vědomí či srdečnímu selhání. V nejtěžším případě může nastat i zástava krevního oběhu a smrt. O některých arytmiích člověk naopak ani nemusí vědět a přijde se na ně náhodně při elektrokardiografickém vyšetření či monitorování.

Léčba srdečních arytmií

Kromě podávání léků, tzv. antiarytmik, je základním léčebným přístupem u pomalého rytmu podkožní implantace kardiostimulátoru. Kardiostimulátor je plochá krabička velikosti menší než krabička od zápalek, s elektronickými obvody, které umožňují programování a jsou schopné přizpůsobovat se proměnlivým potřebám srdce. Obsahuje lithiové baterie, dodávající energii po dobu mnoha let – šesti až osmi, ale i dvojnásobku –, kromě kvality baterie se na výdrži významně uplatňuje i to, jak často je přístroj aktivní a vybíjí se. Kardiostimulátor se pacientům obvykle implantuje pod kůži hrudníku pod klíční kostí a elektrody, které přenášejí impulsy z přístroje k srdci a zpět, se odtud zavedou žilním řečištěm do srdce, kde se uchytí. Při léčbě život ohrožujícího zrychleného rytmu se používá tzv. kardioverter-defibrilátor. Jde o podobný přístroj. Trvale monitoruje elektrické signály ze srdce a v případě vzniku závažné arytmie zasáhne – arytmii přeruší elektrickými stimuly nebo výbojem.

Existují i další metody – například takzvaná katetrizační ablace – tedy zničení ložiska, ze kterého se arytmie šíří, nebo narušení okruhu, po kterém arytmie krouží.

Bližší informace:
RNDr. Marie Fialová
marie.fialova@lf1.cuni.cz
tel: 734 418 183

Legenda k přiloženým fotografiím:

Prof. MUDr. David Sedmera, DrSc., resp. při výzkumu se studentem Bc. Peterem Hámorem.

Anatomický ústav 1. lékařské fakulty Univerzity Karlovy v Praze

Anatomický ústav 1. LF UK je jedním ze 75 teoretických a klinických pracovišť fakulty. Věda a výzkum jsou v ústavu zaměřeny na buněčnou a vývojovou biologii, glykobiologii a tkáňové inženýrství, experimentální morfologii, neurovědy, experimentální medicínu a klinickou anatomii. Ústav spolupracuje s pracovišti Akademie věd ČR a dalšími českými i zahraničními institucemi. Je zapojen do evropské školicí sítě Marie Curie v oblasti glykobiologie GLYCOPHARM. Přednostou ústavu je prof. MUDr. Karel Smetana, DrSc.

Kontakt:
Telefon – sekretariát: 224 965 780, anat@lf1.cuni.cz