Лазерный луч впервые повлиял на биение сердца

Регулировать сердечный ритм при помощи инфракрасного света научились исследователи университетов Вандербильта (Vanderbilt University) и Case Western Reserve. Они впервые показали воздействие лазера на целый орган живого существа.

Один из использованных эмбрионов всего 53 часов от роду. Зародыши настолько миниатюрны, что их трудно разглядеть невооружённым глазом (фото Nature Photonics).

Правда, пока речь идёт лишь о сердце эмбриона куропатки. Зато сокращения сердечной мышцы тут стимулируются неинвазивным методом. Учёные подвели к крохотному сердцу оптоволокно (на расстояние около 500 микрометров) и пустили по нему лазерные импульсы (длиной волны 1,875 мкм, длительность – миллисекунда).

Вверху: схема эксперимента. Эмбрион находится в чашке Петри под микроскопом. Лазерный доплеровский измеритель скорости измеряет ток крови. Лазерный импульс также активирует белый светодиод, необходимый для визуализации работы ИК-лазера. Внизу: частота сердечного ритма в отсутствие стимуляции и при облучении лазером (иллюстрация Nature Photonics).

В результате сердце, которое билось с частотой один раз в 1,5 секунды, подстроилось под частоту "биения" лазера (дважды в секунду) и держало ритм до тех пор, пока освещение не прекратилось. После нескольких часов эксперимента биологи не обнаружили никаких следов повреждения тканей. Правда, для того чтобы подобраться к сердцу, учёным пришлось вскрыть яйцеклетку, то есть убить эмбрион.

Учёные уже задумались о создании кардиостимуляторов для совсем маленьких детей, имеющих врождённые патологии сердца. А профессор педиатрии Митико Ватанабе (Michiko Watanabe) и вовсе предположила, что оптическую стимуляцию можно будет применять для эмбрионов, находящихся в утробе матери (фото с сайта maryourmother.net).

Выбор пал на 1,87-микрометровый лазер, потому что вода частично поглощает такой свет, клетки нагреваются, но не "поджариваются". Учёные пока до конца не разобрались, но в своей статье в Nature Photonics делают предположение, что температурный градиент, созданный инфракрасным светом, каскадом меняет проницаемость ионных каналов, в результате образуется электрический импульс и мышцы сердца сокращаются.

Сейчас исследователи пытаются понять, можно ли схожим образом попробовать воздействовать на сердце взрослой особи. Если это подтвердится, новый метод можно будет использовать для разработки новых кардиостимуляторов. Кроме того, биологи надеются выяснить, можно ли будет при помощи нового "инструмента" определять врождённые патологии сердца.