В последнее время в околонейробиологических кругах модно говорить о «втором мозге» в кишечнике. Видимо, эти разговоры несколько приелись – и вот вам еще один «мозг» в организме. Правда, не у человека, а у любимой нейроучеными данио рерио – zebrafish. Зато не где-нибудь, а прямо в сердце. Статья с описанием собственной нервной системы рыбьего сердца опубликована в Nature Communications.
а. Цветовая маркировка основных областей сердца взрослой рыбки данио-рерио. b На репрезентативной микрофотографии в натуральную величину показана общая схема иннервации сердца взрослой рыбки данио с иммуноокрашиванием Zn-12 (нейрональные отростки) и HuC/D (нейрональные тела). Области вокруг клапанов, соединяющих камеры сердца, содержат большинство наблюдаемых нейрональных тел HuC/D+ (вставки i-iii). Nat Commun 15, 10483
Долгое время считалось, что сердце управляется исключительно автономной нервной системой, которая передает сигналы от мозга. Нейронная сеть сердца, которая «встроена» в поверхностные слои сердечной стенки, считалась простой структурой, которая передает сигналы от мозга. Однако недавние исследования показывают, что у нее более продвинутая функция.
Оказалось, что нервная система данио рерио имеет намного более сложную структуру и функцию – включая контроль сердечного ритма.
«Этот «маленький мозг» играет ключевую роль в поддержании и контроле сердцебиения, подобно тому, как мозг регулирует ритмические функции, такие как передвижение и дыхание», — объясняет Константинос Ампацис, главный научный сотрудник и доцент кафедры неврологии Каролинского института, Швеция, который руководил исследованием.
Исследователи идентифицировали несколько типов нейронов в сердце, которые выполняют различные функции, включая небольшую группу нейронов со свойствами водителя ритма. Это открытие ставит под сомнение современные представления о том, как контролируется сердцебиение, и это открытие может иметь далеко идущие клинические последствия.
Несмотря на то, что исследование велось на рыбке, данио рерио известна общим сходством со структурой сердцебиения и общей сердечной функцией с человеком. Ученые смогли составить карту состава, организации и функции нейронов в сердце, используя комбинацию таких методов, как секвенирование РНК в одиночных клетках (single-cell RNA sequencing), анатомические исследования, иммуногистохимию и электрофизиологические методы.
«Теперь мы продолжим исследовать, как «мозг сердца» взаимодействует с настоящим мозгом, регулируя функции сердца в различных условиях, таких как физические нагрузки, стресс или болезнь, — говорит Ампацис. — Мы стремимся определить новые терапевтические мишени, изучая, как сбои в нейронной сети сердца способствуют различным сердечным заболеваниям».
«Несмотря на то, что данио рерио представляет собой прототип сердца позвоночных с одним предсердием и желудочком, это — новая и надежная модельная система для исследований сердечно-сосудистой системы у человека благодаря сильному сходству частоты сердечных сокращений, продолжительности действия кардиомиоцитов и морфологии с сердцем человека. Таким образом, нейронные карты, подобные представленным здесь, которые описывают различные структурные, биохимические и функциональные особенности, являются важным руководством для будущих исследований развития и функционирования нервной системы сердца [человека]. Таким образом, мы ожидаем, что классификация внутрисердечных нейронов в зависимости от типа клеток облегчит дальнейший функциональный анализ разнообразных, но стереотипных популяций нейронов, которые генерируют и управляют сенсорными и моторными функциями для управления сердцем позвоночных», — резюмируют авторы в научной работе.
Текст: Алексей Паевский
Pedroni, A., Yilmaz, E., Del Vecchio, L. et al. Decoding the molecular, cellular, and functional heterogeneity of zebrafish intracardiac nervous system. Nat Commun 15, 10483 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-54830-w
