Коли ви різко встаєте зі стільця, ваш організм здійснює миттєвий інженерний подвиг. Щоб ви не знепритомніли, кров’яний тиск має моментально підлаштуватися під різку зміну положення тіла. Десятиліттями наука приписувала цей рефлекс майже виключно барорецепторам — датчикам в артеріях, які посилають сигнал мозку звузити судини.
Однак недавнє дослідження, опубліковане в журналі Nature, виявило недостатню ланку в цій фізіологічній головоломці: мережа загадкових нейронів, розташованих безпосередньо в серці, які відіграють критичну роль у підтримці артеріального тиску.
Відкриття нейронів PIEZO2
Група дослідників під керівництвом молекулярного нейробіолога Стівена Ліберлеса з Гарвардського університету вивчила специфічний білок під назвою “PIEZO2”. Цей білок працює як механічний перетворювач, перетворюючи фізичний тиск на клітинні мембрани на електричні нервові сигнали.
Вивчаючи мишей, команда виявила, що нейрони, що експресують PIEZO2, огортають усі чотири камери серця складними, схожими на павутину структурами. Що дуже важливо, такі ж типи нейронів були виявлені і в серці людини, що вказує на фундаментальну значущість цього механізму виживання ссавців.
Як серце «відчуває» об’єм крові
Щоб визначити функції цих нейронів, дослідницька група використала поєднання моніторингу в реальному часі та точкових біологічних втручань. Їхні результати змінили наше розуміння того, як організм керує стабільністю кровообігу:
Постуральні рефлекси: Здорові миші здатні миттєво коригувати частоту серцевих скорочень при переході з горизонтального положення у вертикальне.
* Наслідки втрати нейронів: Коли дослідники використовували токсин для виборчого знищення нейронів PIEZO2 у серці, миші більше не могли регулювати свій кров’яний тиск, через що він різко падав під час руху.
* Швидка реакція на крововтрату: У випадках крововтрати ці нейрони серця реагували набагато швидше, ніж артеріальні барорецептори. Це дозволяє припустити, що, в той час як артерії стежать за тиском, ці нейрони серця передають прямий високошвидкісний сигнал про обсяг крові.
Двохрівнева система регуляції
Дослідження показує, що організм покладається не на єдиний датчик, а на складну багаторівневу комунікаційну мережу.
У той час як мозок отримує загальну інформацію про кров’яний тиск від артерій, він, судячи з усього, покладається на ці нещодавно виявлені серцеві сенсори для отримання високоякісних даних. Це дозволяє серцево-судинній системі з високою точністю реагувати на різкі зміни об’єму крові, такі як раптова кровотеча або швидкі зміни гравітаційного навантаження.
«Автори приходять до висновку, що нейрони, які експресують PIEZO2, необхідні для підтримки кров’яного тиску та забезпечення виживання при виснаженні об’єму крові», – зазначає Ардем Патапутян, молекулярний біолог та лауреат Нобелівської премії.
Невивчені карти кровоносної системи
Незважаючи на цей прорив, карта нервової системи серцево-судинної системи все ще залишається неповною. Дослідники виявили щонайменше шість різних типів нейронів у кровоносній системі, проте функції трьох із них досі залишаються загадкою.
Це відкриття відкриває нові можливості для розуміння серцево-судинної регуляції і зрештою може призвести до створення більш досконалих методів лікування порушень кров’яного тиску та непритомності.
Висновок: Ідентифікувавши нейрони PIEZO2 у серці, вчені виявили життєво важливу «систему раннього попередження», яка працює спільно з артеріальними сенсорами для стабілізації тиску. Це відкриття наголошує, як багато внутрішньої регуляторної логіки нам ще належить вивчити.
