Effaith Pili Pala ac efelychiad cyfrifiadurol yn paratoi’r ffordd ar gyfer rhagfynegi clefyd y galon

Mae gwyddonwyr o Brifysgolion Caerdydd ac Abertawe yn cyfuno egwyddorion yr effaith pili pala ac efelychiad cyfrifiadurol er mwyn archwilio ffyrdd newydd o ragfynegi a rheoli camau cychwynnol clefyd y galon. 

Mae harneisio modelau cyfrifiadurol er mwyn delweddu cyfathrebu rhwng celloedd y galon yn paratoi'r ffordd ar gyfer sgrinio i adnabod fflachbwyntiau nodweddiadol sy'n gysylltiedig â newidiadau dirywiol yn y galon. Mae ymchwilwyr yn gobeithio y bydd y mewnwelediadau hyn yn eu galluogi i ragweld clefydau flynyddoedd cyn i symptomau ymddangos, gan ganiatáu ymyrryd yn amserol er mwyn atal a gwrthdroi eu cynnydd.

Wedi'i gyhoeddi yng nghylchgrawn Annals of Biomedical Engineering, mae ymchwilwyr yn disgrifio'r gallu i aflonyddu rhwydwaith o gelloedd iach y galon trwy ddefnyddio cyffuriau sy'n rhwystro sianeli, neu gemegau sy'n ymyrryd ag arwyddion calsiwm mewngellol, er mwyn creu 'ton' o gyfathrebu gwael rhwng y celloedd. Yn bwysig, yn ogystal, rhoddodd yr arbrofion hyn gliwiau o ran sut y gallai adfer trefn a chyfathrebu iach i rwydwaith o gelloedd y galon sydd wedi'u haflonyddu gan ddefnyddio'r un dull.

Mae Dr Christopher George, sy'n gardiolegydd moleciwlaidd o'r Ysgol Meddygaeth, yn disgrifio calonnau iach fel rhai sy'n hollol ddibynnol ar gydamseriad rhwydweithiau enfawr o gelloedd sy'n cydweithio at ddiben cyffredin. Meddai y gellir diffinio clefyd fel colli cydamseriad i'r graddau bod cyfathrebu rhwng celloedd unigol naill ai'n wael iawn neu wedi'i golli'n llwyr.  

"Yn debyg iawn i furmur drudwy wrth hedfan, mae cydamseru ac ymddygiad miloedd o adar yn achosi patrymau cymhleth sydd hefyd yn anhygoel o syml," esbonia Dr George. "Os nad yw ychydig o adar yn cydymffurfio â'r patrymau hyn, ni fyddai'n gwneud llawer o wahaniaeth - byddai'r ymddygiad cyffredinol ar y cyd yn parhau.

"Yn debyg i'r patrwm pili pala, gall newidiadau bach arwain at newidiadau llym: os, dros amser, y caiff mwy o adar eu datgysylltu o'r patrwm hedfan dominyddol, byddai naill ai patrwm newydd o gyfathrebu yn dod i'r amlwg, neu byddai'r rhwydwaith cyfan yn mynd i anrhefn.

"Mae ein hymchwil yn dangos mai dyma beth sy'n digwydd i gelloedd dynol yn achos clefyd y galon: mae ymddygiad trefnus celloedd cysylltiedig yn datod a chollir y cydamseriad. Ond ar hyd y llwybr hwn, ceir pwyntiau lle mae'n bosibl atal neu wrthdroi'r diffyg cydamseriad hwn. Rydym yn galw 'pwyntiau argyfwng' ar y rhain."

Datblygodd Dr Dimitris Parthimos, sy'n fathemategydd yn gweithio yn Sefydliad y Brifysgol ar gyfer Ymchwil ar y Galon Cymru, y modelau mathemategol a ddefnyddiwyd i berfformio'r efelychiadau cyfrifiadurol. Meddai: "Rydym yn taflu goleuni ar yrrwr allwedd o ran datblygiad a chynnydd clefyd y galon sy'n achosi tarfu ar y rhythm a chrebachu'n annormal.

"Wrth wybod sut i ddatgodio patrymau cyfathrebu rhwng celloedd, bellach gallwn ddechrau defnyddio'r wybodaeth hon i ddylunio ffyrdd newydd o gyfaddasu ymddygiad celloedd, er mwyn oedi dechreuad clefyd y galon, ac yn y pen draw, datblygu dulliau o wrthdroi'r broses os yw'r clefyd eisoes wedi'i sefydlu. Gan fod yr holl organau yn y corff dynol yn dibynnu ar rwydweithiau cyfathrebu a adeiladir gan gysylltiadau cell-wrth-gell, mae gan y gwaith hwn oblygiadau ar gyfer clefydau eraill o ganser a niwroddirywio i ddiabetes."

Yn ôl y papur, mae ymddygiad rhwydweithiau celloedd, o'r enw 'araeau', yn cydymffurfio â changen o fathemateg a adwaenir fel dynameg aflinol - a hefyd fel 'yr effaith pili pala' - ac mae dwy nodwedd hanfodol iddi: yn gyntaf, os gall darlun digon manwl o gell yn arwain arwydd gael ei adeiladu, gellir rhagfynegi deilliant ymddygiad celloedd, mewn ymateb i 'bwynt ymddygiad'. Yn ail, os yw gwyddonwyr yn deall natur y pwyntiau argyfwng hyn, sy'n sbarduno dilyniant clefyd, dylai fod yn bosibl ei wrthdroi.

Parhaodd Dr George: "Mae popeth amdanom a phopeth rydym yn ei wneud yn ganlyniad arwyddion biolegol sydd wedi'u cydlynu'n dda neu - 'switshis' - sy'n defnyddio ychydig iawn o gydrannau. Yr hyn rydym yn ceisio ei wneud nawr yw adnabod y switshis 'troi ymlaen' a 'diffodd' sy'n troi iechyd yn afiechyd, er mwyn deall y digwyddiadau cynnar iawn sy'n achosi afiechyd. Bydd hyn yn helpu i'w wneud yn bosibl i ymyrryd yn gynnar, hyd yn oed cyn i'r symptomau ymddangos. Yna, gallwn ni geisio dylunio 'switshis' sy'n troi afiechyd yn ôl yn iechyd."

Meddai'r Athro Jeremy Pearson, sef Cyfarwyddwr Meddygol Cysylltiol yn Sefydliad Prydeinig y Galon, a helpodd i ariannu'r ymchwil : "Mae anhwylderau ysgafn o ran rhythm y galon, neu arhythmia,  yn gyffredin iawn. Os na chânt eu trin, mae'n bosibl y byddant yn arwain at broblemau mwy difrifol.

"Mae'r dull newydd hwn, sef defnyddio modelu mathemategol i efelychu sut y gallai tonnau arhythmig o grebachu ddigwydd yn y galon arwain at ddatblygu ffyrdd o rwystro arhythmia'n fwy effeithiol mewn cleifion.

"Gyda dros filiwn o bobl yn y DU yn byw gydag arythmia, mae'r angen yn daer ar gyfer datblygiadau o ran triniaeth a all gwella bywydau a hyd yn oed eu hachub."Mae'r tîm ymchwil yn rhagweld y bydd datblygiadau o ran technolegau delweddu yn y dyfodol agos yn helpu o ran adeiladu mapiau 3D manwl o'r galon ddynol gyfan, gan roi darlun manylach hyd yn oed o sut mae celloedd y galon yn cyfathrebu â'i gilydd, ac arwyddion nodweddiadol o rywbeth yn mynd o'i le.