Serce ma swój własny mały mózg. Jego zadaniem jest walka ze stresem

Wszyscy wiemy, że mózg jest największym i najważniejszym skupiskiem tkanki nerwowej w organizmie. Istnieją jednak mniejsze grupy neuronów, które też wykonują ważne zadania. Powszechnie uważa się np., że nasze jelita zawierają „drugi mózg”, ściśle współpracujący z tym głównym i z bakteriami jelitowymi. Najnowsze badania pokazują, że własny mały mózg może mieć też inny kluczowy narząd – serce. Odkrycia dokonał zespół naukowców związanych z Yale University School of Medicine.

Neurony otaczające serce działają jak mały mózg

Wewnętrzny układ nerwowy serca leży w tkance tłuszczowej otaczającej narząd. To końcowe ogniwo długiego łańcucha sygnałów sterujących pracą serca. Neurony w tym miejscu „rozmawiają” zarówno z mózgiem, jak i między sobą, modulując rytm w czasie rzeczywistym. Przez lata ich dokładne funkcje pozostawały niejasne, ponieważ takich neuronów jest bardzo mało. Stanowią zaledwie około 0,01% wszystkich komórek tworzących serce.

Badacze sięgnęli po narzędzia genetyczne. Znakowali neurony sercowe u myszy, a następnie sekwencjonowali izolowane z nich geny, by znaleźć markery pozwalające rozróżnić poszczególne populacje. To otworzyło drogę do stworzenia mapy pokazującej, gdzie dokładnie leżą te komórki, jak reagują na pobudzenie i co się dzieje, gdy ich zabraknie.

Dwa typy neuronów stabilizują rytm pracy serca

Pierwszy wyodrębniony podtyp sercowych neuronów, określany jako Npy⁺, okazał się bezpośrednio powiązany z rytmem. Gdy naukowcy pobudzali te neurony, tętno myszy spadało. Gdy je zniszczyli, dochodziło do niewydolności serca i śmierci zwierząt. Ta część to zatem element konieczny, by serce w ogóle utrzymało stabilną pracę.

Drugi podtyp neuronów, oznaczany jako Ddah1⁺, okazał się bardziej zagadkowy. W standardowych warunkach zarówno pobudzanie, jak i eliminacja tych komórek nie przynosiły wyraźnych skutków: myszy funkcjonowały normalnie. Przełom nastąpił podczas rutynowego pomiaru ciśnienia krwi, prowadzonego przez jedną z badaczek. Podczas badania myszy unieruchamia się w wąskiej tubie, a na ogon zakłada mankiet pomiarowy. To sytuacja silnie stresująca. Zwierzę pozbawione neuronów Ddah1⁺ zmarło w trakcie pomiaru.

Dalsze obserwacje potwierdziły, że myszy bez sprawnych neuronów Ddah1⁺ często ginęły wskutek ostrego stresu. Tuż przed śmiercią pojawiał się nagły spadek tętna, po którym rytm serca już nie wracał do normy. Natomiast stymulacja tych neuronów zwiększała przeżywalność u zestresowanych myszy. W praktyce oznacza to, że „mózg serca” składa się co najmniej z dwóch wyspecjalizowanych grup neuronów. Jedne stabilizują tempo pracy mięśnia sercowego, drugie włączają tryb ochronny, gdy organizm zostaje nagle przeciążony.

Szansa na nowe terapie

Na razie nie wiadomo, czy takie same struktury występują w sercu człowieka. Wiadomo jednak, że geny wyróżniające mysie neurony występują również w ludzkich neuronach sercowych. Z racji bliskiego pokrewieństwa ewolucyjnego jest więc możliwe, że nasze serca działają podobnie. Oczywiście potwierdzenie tej tezy wymaga kolejnych badań.

Istnienie „sercowego mózgu” to nie tylko ciekawostka. Poznanie jego działania może mieć wpływ na kardiologię. Wiadomo już, że wewnętrzny układ nerwowy serca łączy się z takimi problemami jak zawał mięśnia sercowego, niewydolność krążenia czy arytmie. Medycyna ingeruje w ten obszar, choć w sposób mało precyzyjny. Np. jedną z metod leczenia arytmii jest ablacja przedsionków, czyli celowe uszkadzanie tkanki wywołującej nieprawidłowy rytm. Lepsze rozróżnienie podtypów neuronów w sercu i ich funkcji może w przyszłości pomóc w projektowaniu bardziej ukierunkowanych procedur, terapii niefarmakologicznych, a nawet nowych leków.

Źródło: Nature