Сердце — не просто насос. У него есть собственная сложная нервная сеть, которую ученые называют внутренней кардиальной нервной системой (ICNS) или, образно, «маленьким мозгом». Она состоит из тысяч нервных клеток, которые тонко настраивают сигналы, поступающие от головного мозга, регулируя частоту сокращений. Но этих клеток так мало, что долгое время ученые не могли точно понять, как они работают и какие именно функции выполняют.
Команда исследователей из Юго-западного медицинского центра Техасского университета и Йельской школы медицины (деятельность Йельского университета признана в России нежелательной) в США решила проблему с помощью генной инженерии. Они вывели взрослых мышей, у которых нервные клетки сердца светились, что позволило их легко идентифицировать и изучать. Проанализировав активность генов в этих клетках, ученые обнаружили, что они делятся на два четких типа. Первый тип содержал активный ген Npy, второй — ген Ddah1.
Исследователи проследили пути этих нейронов по всему сердцу с помощью 3D-визуализации. Оказалось, что два типа нервов подключены к совершенно разным зонам. И их функции оказались столь же разными, как и их анатомия.
Когда ученые стимулировали нейроны Npy, сердце начинало биться медленнее. Но когда они разрушали эту популяцию клеток, сердце быстро переставало работать нормально, и животное умирало. Это показало, что Npy-нейроны не просто «регулируют» работу сердца, а жизненно необходимы для его выживания.
С нейронами Ddah1 картина была иной. В обычных условиях их стимуляция или разрушение никак не влияли на сердце. Но когда ученые подвергали мышей сильному физическому стрессу (ограничивая их подвижность), именно эти клетки внезапно активировались и защищали сердце от перегрузки. Без Ddah1-нейронов стресс приводил к фатальной электрической нестабильности и внезапной остановке сердца.
Это открытие принципиально меняет представление о том, как устроена регуляция сердца. Ранее считалось, что внутренняя нервная система сердца играет лишь вспомогательную, модулирующую роль. Новые данные показывают, что она жизненно необходима для выживания организма, особенно в критических ситуациях.
Понимание разделения труда между двумя типами нейронов может привести к созданию новых методов лечения сердечных заболеваний. Нарушения в этой сети связаны с фибрилляцией предсердий, сердечной недостаточностью и внезапной сердечной смертью — одними из самых опасных состояний в кардиологии. Теперь, зная, какие именно клетки за что отвечают, ученые могут искать способы воздействовать на них. Результаты опубликованы в научном журнале Cell.
Ранее Наука Mail рассказывала об умном датчике-«татуировке», следящем за работой сердца.