Первая 3D-карта нейронов сердца

Нормальная работа сердца поддерживается мозгом через сложную сеть нервов. Нарушение этой связи приводит к сердечным заболеваниям. Для дополнительной безопасности у сердца есть собственный «маленький мозг» — внутрисердечная нервная система (ICN), которая отслеживает и корректирует локальные сбои связи. ICN защищает сердечную мышцу, но её организация оставалась плохо изученной.

В новаторском исследовании, опубликованном в iScience 26 мая, учёные из Университета Томаса Джефферсона создали первую подробную 3D-карту ICN с беспрецедентной детализацией.

«Мы создали первый комплексный атлас нервной системы сердца, который могут использовать другие исследователи», — говорит соавтор работы Радж Вадигепалли, Ph.D.

Методы исследования

Учёные использовали два подхода:

1. Knife-Edge Scanning Microscopy (KSEM) — новая технология визуализации для построения точной 3D-модели всего сердца грызуна.
2. Лазерная микродиссекция для отбора отдельных нейронов, анализа экспрессии их генов и картирования их положения в 3D-структуре сердца.

Ключевые открытия

• Структура ICN: Нейроны ICN расположены в виде скоординированной полосы кластеров у основания сердца и спускаются вдоль левого предсердия. Они находятся близко к ключевым структурам, таким как синоатриальный узел.
• Молекулярное разнообразие: Анализ экспрессии генов выявил ранее неизвестное разнообразие молекулярных фенотипов нейронов. В сердце есть не только нейроны, которые включают и выключают активность, но и те, что могут её тонко настраивать.
• Различия по полу: В сердцах самцов и самок крыс обнаружены полоспецифичные различия в пространственной организации нейронов и их экспрессии генов.

Значение и перспективы

Исследование — часть программы NIH SPARC, направленной на разработку терапевтических устройств для модуляции нервной активности. «Теперь, когда мы знаем расположение нейронов, мы можем задавать вопросы: имеет ли значение место или селективная стимуляция конкретных нейронов?» — говорит д-р Вадигепалли.

Созданный учёными протокол воспроизводим и уже используется другими группами в программе SPARC. Конечная цель — создать 3D-карту человеческого сердца, как здорового, так и поражённого болезнью.