Резюме: Исследователи обнаружили генетическую связь между сердцем и мозгом, связанную с обмороками. Рассматривая сердце как орган чувств, посылающий сигналы в мозг, они раскрыли суть нейронных связей.
Исследование было сосредоточено на рефлексе Безольда-Яриша (BJR) и узловых узлах в блуждающих нервах. Результаты могут проложить путь к целенаправленному лечению заболеваний, связанных с обмороком.
Ключевые факты:
- Исследователи определили роль сердца в отправке сигналов обратно в мозг, влияющих на функцию мозга.
- Они исследовали генетику узловых ганглиев и обнаружили связь VSNS, экспрессирующих нейропептидный Y-рецептор Y2 (NPY2R), с реакциями BJR.
- Активация NPY2R VSNs у мышей приводила к эпизодам обморока, демонстрируя прямую корреляцию между этими нейронами и хорошо документированным рефлексом Безольда-Яриша.
Почти 40 процентов людей испытали обморок хотя бы раз в жизни. Эти кратковременные потери сознания, вызванные болью, страхом, жарой, гипервентиляцией или другими причинами, составляют значительную часть обращений в отделения неотложной помощи больниц. Тем не менее, точные первичные механизмы, задействованные, когда люди “теряют сознание”, в значительной степени остаются загадкой.
Публикуя новый отчет в "Nature", исследователи Калифорнийского университета в Сан-Диего вместе с коллегами из Исследовательского института Скриппса и других учреждений впервые определили генетический путь между сердцем и мозгом, связанный с обмороком.
Одним из их уникальных подходов было представление о сердце как об органе чувств, а не о давней точке зрения, что мозг посылает сигналы, а сердце просто следует указаниям. Доцент Школы биологических наук Винет Огастин, старший автор статьи, применяет различные подходы, чтобы лучше понять эти нейронные связи между сердцем и мозгом.
“Мы обнаружили, что сердце также посылает сигналы обратно в мозг, которые могут изменить функцию мозга”, - сказал Августин. Информация, полученная в результате исследования, может иметь отношение к лучшему пониманию и лечению различных психиатрических и неврологических расстройств, связанных со связями мозг-сердце, отмечают исследователи в своей статье.
“Наше исследование является первой всесторонней демонстрацией генетически определенного сердечного рефлекса, который точно воспроизводит характеристики обморока человека на физиологическом, поведенческом и нейросетевом уровнях”.
Августин вместе с научным сотрудником биологических наук Джонатаном Лавлейсом и аспирантом Цзинруй Ма, первыми авторами статьи, и их коллегами изучали нейронные механизмы, связанные с рефлексом Безольда-Яриша (BJR), сердечным рефлексом, впервые описанным в 1867 году.
На протяжении десятилетий исследователи выдвигали гипотезу, что BJR, который характеризуется снижением частоты сердечных сокращений, кровяного давления и дыхания, может быть связан с обмороком. Но для подтверждения этой идеи не хватало информации, поскольку нейронные пути, участвующие в рефлексе, были недостаточно хорошо известны.
Исследователи сосредоточились на генетике сенсорного кластера, известного как узелковые ганглии, которые являются частью блуждающих нервов, передающих сигналы между мозгом и внутренними органами, включая сердце.
В частности, блуждающие сенсорные нейроны, или VSNS, передают сигналы в ствол головного мозга и, как полагают, связаны с BJR и обмороками. В поисках нового нейронного пути они обнаружили, что ВСН, экспрессирующие нейропептидный Y-рецептор Y2 (известный как NPY2R), тесно связаны с хорошо известными реакциями BJR.
Изучая этот путь у мышей, исследователи были удивлены, обнаружив, что когда они проактивно запускали ВСНС NPY2R с помощью оптогенетики, метода стимуляции и контроля нейронов, мыши, которые свободно передвигались, немедленно теряли сознание.
Во время этих эпизодов они регистрировали тысячи нейронов в мозге мышей, а также сердечную активность и изменения черт лица, включая диаметр зрачков и их изгиб.
Они также использовали машинное обучение несколькими способами для анализа данных и точного определения интересующих признаков. Они обнаружили, что после активации нейронов NPY2R у мышей наблюдалось быстрое расширение зрачков и классическое “закатывание глаз”, наблюдаемое при обмороке человека, а также снижение частоты сердечных сокращений, кровяного давления и дыхания.
Они также измерили снижение притока крови к мозгу - область сотрудничества с лабораторией профессора Дэвида Кляйнфельда на факультетах нейробиологии и физики Калифорнийского университета в Сан-Диего.
“Мы были поражены, когда увидели, как их глаза закатились примерно в то же время, когда активность мозга быстро упала”, - сообщили исследователи в кратком обзоре статьи. “Затем, через несколько секунд, активность мозга и движения вернулись. Это был наш звездный час. ”
Дальнейшее тестирование показало, что когда у мышей удаляли ВСН NPY2R, BJR и обморочные состояния исчезали. Предыдущие исследования показали, что обморок вызван снижением мозгового кровотока, что также подтвердилось в новом исследовании, но новые данные показали, что сама мозговая активность может играть важную роль.
Таким образом, полученные результаты указывают на активацию недавно генетически идентифицированных ВСН и их нейронных путей не только с помощью BJR, но и более централизованно в общей физиологии животных, определенных сетях мозга и даже поведении.
Ранее подобные выводы было трудно опровергнуть, потому что нейробиологи изучают мозг, а кардиологи - сердце, но многие делают это изолированно друг от друга. “Нейробиологи традиционно думают, что тело просто следует за мозгом, но теперь становится совершенно ясно, что тело посылает сигналы в мозг, а затем мозг меняет функцию”, - сказал Августин.
В результате своих выводов исследователи хотели бы продолжить отслеживать точные условия, при которых блуждающие сенсорные нейроны приводятся в действие.
“Мы также надеемся более внимательно изучить мозговой кровоток и нервные пути в мозге в момент обморока, чтобы лучше понять это распространенное, но загадочное состояние”, - отмечают они.
Они также надеются использовать свои исследования в качестве модели для разработки целенаправленных методов лечения состояний, связанных с обмороком.
Автор: Александр Юртаев
Источник: UCSD
Оригинальное исследование: Открытый доступ.
“Блуждающие сенсорные нейроны опосредуют рефлекс Безольда–Яриша и вызывают обморок” Вайнет Огастин и соавт.
