Καθώς οι βαλβίδες στην καρδιά τεντώνονται με κάθε καρδιακό παλμό, τα κύτταρα τους λαμβάνουν οξυγόνο. Αλλά αν η προσφορά οξυγόνου διαταράσσεται η αορτική και η μιτροειδής βαλβίδα χρησιμοποιούν διαφορετικούς τρόπους για να προσαρμοστούν, σύμφωνα με τους επιστήμονες του Πανεπιστημίου Rice. Εμβιομηχανικοί του Πανεπιστημίου με επικεφαλής την Jane Grande-Allen μελέτησαν πραγματικές βαλβίδες και υπολογιστικά μοντέλα των καρδιακών βαλβίδων για να μάθουν πώς το οξυγόνο τις τρέφει και τι συμβαίνει σε περίπτωση νόσου.
Οι ερευνητές εξεπλάγησαν όταν διαπίστωσαν ότι οι δύο διαφορετικοί τύποι βαλβίδων που μελέτησαν – η τρίπτυχη αορτική βαλβίδα μεταξύ της αριστερής κοιλίας και της αορτής και η δίπτυχη μιτροειδής βαλβίδα ανάμεσα στον αριστερό κόλπο και την αριστερή κοιλία – διαχειρίζονται το στρες της έλλειψης οξυγόνου με διαφορετικό τρόπο.
Τα αποτελέσματά τους εμφανίζονται στο Journal of the Royal Society Interface. Συγκεκριμένα, η Grande-Allen και ο πρώτος συγγραφέας MatthewSapp ήθελαν να δουν πώς η υποξία – η έλλειψη οξυγόνου στους ιστούς – αναγκάζει τα κύτταρα των βαλβίδων και του διάμεσου ιστού που τα συνδέει να αντιδράσουν. Χρησιμοποίησαν ειδικά σχεδιασμένους βιοαντιδραστήρες ώστε να μιμούνται επιλεγμένες συνθήκες στο σώμα και σταδιακά μείωναν την παροχή οξυγόνου στους ιστούς της αορτικής και της μιτροειδούς βαλβίδας συναρτήσει του χρόνου.
«Οι νέοι άνθρωποι έχουν βαλβίδες στην καρδιά με μια πλούσια παροχή αιμοφόρων αγγείων», δήλωσε η Grande-Allen. «Μελέτες σε μια ποικιλία από ζωικά μοντέλα δείχνουν ότι με την γήρανση, οι ενήλικες μεγαλύτερης ηλικίας δεν έχουν συνήθως αιμοφόρα αγγεία στις βαλβίδες τους Αυτό είναι ενδιαφέρον επειδή είναι αρκετά παχιές:. Μεγαλώνουν αλλά τα κύτταρά τους είναι ακόμα ζωντανά. Θέλουμε να μάθουμε πώς. μπορούν να επιβιώνουν σε αυτό το δυναμικό περιβάλλον και λαμβάνουν οξυγόνο και θρεπτικά συστατικά, χωρίς αιμοφόρα αγγεία. Έχουμε σκεφτεί ότι το οξυγόνο εγχύεται στον ιστό invivo, διαπερνώντας τις πτυχές καθώς τεντώνονται. Αυτό μειώνει την ανάγκη για αιμοφόρα αγγεία μέσα στις πτυχές. Τώρα αρχίζουμε να βλέπουμε περισσότερες λεπτομέρειες», είπε.
Για να δουν αν η υποξία συμβάλλει σε νόσο, οι ερευνητές μοντελοποίησαν πρώτα τη διάχυση του οξυγόνου σε υγιείς ιστούς βαλβίδας από χοίρους και επιβεβαίωσαν προηγούμενες μελέτες που πρότειναν ότι οι πτυχές της αορτικής πρέπει να είναι σε κίνηση και υπό πίεση ώστε το οξυγόνο να εξαπλώνεται σε όλα τα κύτταρα του ιστού. «Η αορτική βαλβίδα υπό την πίεση της υποξίας τείνει να ωθήσει την αγγειογένεση», είπε η Grande-Allen. «Η μιτροειδής βαλβίδα είναι διαφορετική. Τείνει να γίνει παχιά και σπογγώδης και περισσότερο σαν χόνδρος, χωρίς αιμοφόρα αγγεία. Φαίνεται να μετατρέπεται σε έναν ιστό που ίσως έχει καλύτερα χαρακτηριστικά διάχυσης του οξυγόνου.» Απώτερος στόχος της Grande-Allen είναι να βρει νέους τρόπους για να επισκευάσει ή να αντικαταστήσει κατεστραμμένα βαλβίδες της καρδιάς. Προς αυτό τον σκοπό απαιτείται ολοκληρωμένη κατανόηση των πολύπλοκων μηχανισμών που εμπλέκονται στην παθογένεση.