Биологическая загадка Леонардо да Винчи: новые ключи к разгадке 500-летней тайны человеческого сердца

Новейшие исследования смогли доказать, что мышечные структуры, впервые описанные Леонардо да Винчи, необходимы для работы сердца

Исследователи изучили функцию сложной сети мышечных волокон, выстилающих внутреннюю поверхность сердца. Результаты их работы, опубликованные в журнале Nature, проливают свет на вопросы, заданные Леонардо да Винчи 500 лет назад, и показывает, как форма этих мышц влияет на работу сердца и сердечную недостаточность.

В этом проекте участвовали сотрудники Европейского института биоинформатики EMBL (EMBL-EBI), лаборатории Колд-Спринг-Харбор, Лондонского института медицинских наук MRC, Гейдельбергского университета и Миланского политехнического университета.

У людей сердце — первый развивающийся функциональный орган, который начинает спонтанно биться уже через четыре недели после зачатия. На раннем этапе развития сердце образует сложную сеть мышечных волокон, называемых трабекулами, которые образуют геометрические узоры на внутренней поверхности сердца. Считается, что они помогают насыщать кислородом развивающееся сердце, но их функция у взрослых остается нерешенной загадкой с 16 века.

Чтобы понять роль и развитие трабекул, международная группа исследователей использовала искусственный интеллект для анализа 25 000 снимков сердца с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ), а также связанных с ними морфологии сердца и генетических данных. Исследование показывает, как работают и развиваются трабекулы, и как их форма может влиять на сердечные заболевания. UK Biobank сделал данные исследования общедоступными.

Биологическая загадка Леонардо да Винчи: новые ключи к разгадке 500-летней тайны человеческого сердца

Леонардо да Винчи был первым, кто нарисовал трабекулы и их фрактальные узоры в виде снежинок в 16 веке. Он предположил, что они согревают кровь, текущую через сердце, но их истинное значение до сих пор не было признано.

Юэн Бирни, заместитель генерального директора EMBL, прокомментировал исследование так:

Наши результаты отвечают на очень старые вопросы фундаментальной биологии человека. По мере развития крупномасштабного генетического анализа и развития искусственного интеллекта мы перезагружаем наше понимание физиологии до беспрецедентного масштаба.

Исследования показывают, что шероховатая поверхность сердечных желудочков позволяет крови течь более эффективно во время каждого удара сердца, точно так же, как ямочки на мяче для гольфа уменьшают сопротивление воздуха и помогают мячу двигаться дальше.

В исследовании также выделяются шесть областей ДНК человека, которые влияют на развитие фрактальных структур в этих мышечных волокнах. Интересно то, что исследователи обнаружили, что две из этих областей также регулируют ветвление нервных клеток, предполагая, что аналогичный механизм может работать в развивающемся мозге.

Главный исследователь лаборатории Колд-Спринг-Харбор, Ханна Мейер, сказал следующее:

Наша работа значительно продвинула наше понимание важности трабекулы миокарда. Возможно, что еще более важно, мы также показали ценность действительно многопрофильной группы исследователей. Только сочетание генетики, клинических исследований и биоинженерии привело нас к открытию неожиданной роли трабекул миокарда в работе сердца взрослого человека.

Трабекулы и риск сердечной недостаточности

Исследователи обнаружили, что форма трабекул влияет на работу сердца, предполагая потенциальную связь с сердечными заболеваниями. Чтобы подтвердить это, они проанализировали генетические данные 50 000 пациентов и обнаружили, что различные фрактальные структуры в этих мышечных волокнах влияют на риск развития сердечной недостаточности.

Дальнейшие исследования трабекул могут помочь ученым лучше понять, как развиваются распространенные сердечные заболевания, и изучить новые подходы к лечению.

Деклан О'Реган, клинический ученый и консультант-радиолог Лондонского института медицинских наук MRC, сказал:

Леонардо да Винчи нарисовал эти сложные мышцы внутри сердца 500 лет назад, и только сейчас мы начинаем понимать, насколько они важны для здоровья человека. Эта работа предлагает новое захватывающее направление для исследований сердечной недостаточности, которая влияет на жизнь почти 1 миллиона человек в Великобритании.

Читайте также

Смоделирован квантовый механизм передачи информации в клетке

Смоделирован квантовый механизм передачи информации в клетке

Размер кристалла помог предсказать магнитные свойства сложных материалов

Размер кристалла помог предсказать магнитные свойства сложных материалов

Физики создали трехмерный свет и получили квантовые состояния, ранее доступные только в теории

Физики создали трехмерный свет и получили квантовые состояния, ранее доступные только в теории

Животные могли населить Землю на 200 миллионов лет раньше

Животные могли населить Землю на 200 миллионов лет раньше

Ученые воссоздали лицо Homo sapiens возрастом 315 000 лет

Ученые воссоздали лицо Homo sapiens возрастом 315 000 лет

Ученые открыли сверхпроводник I типа, нарушающий симметрию обращения времени

Ученые открыли сверхпроводник I типа, нарушающий симметрию обращения времени

Сверхчувствительный сенсор сделает раннюю диагностику болезней Паркинсона и Альцгеймера

Сверхчувствительный сенсор сделает раннюю диагностику болезней Паркинсона и Альцгеймера

В Китае обнаружен динозавр микрорапторин, меняющий теорию эволюции полета

В Китае обнаружен динозавр микрорапторин, меняющий теорию эволюции полета

Из лабораторий — на работу: 7 компаний, создающих человекоподобных роботов для реального мира

Из лабораторий — на работу: 7 компаний, создающих человекоподобных роботов для реального мира

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Первый складной iPhone не стал революцией: с чем придется мириться владельцам iPhone Duo

Первый складной iPhone не стал революцией: с чем придется мириться владельцам iPhone Duo

Ростех представил робота DOKA RC5 для 3D-биопечати кожи

Ростех представил робота DOKA RC5 для 3D-биопечати кожи

ИИ впервые успешно прошел видео-тест Тьюринга в формате живого диалога

ИИ впервые успешно прошел видео-тест Тьюринга в формате живого диалога

Как работает E Ink: почему электронные чернила похожи на бумагу и почти не расходуют заряд?

Как работает E Ink: почему электронные чернила похожи на бумагу и почти не расходуют заряд?

GPT-6 Astra прошла стартовую зону World of Warcraft без единого кадра игры

GPT-6 Astra прошла стартовую зону World of Warcraft без единого кадра игры