Медицина 2.0

Сердце работает не только самостоятельно. Пара небольших скоплений нервов, по одному с каждой стороны нижней части шеи, контролирует сигналы, которые ускоряют или замедляют его работу. Всегда считалось, что физические упражнения будут одинаково влиять на обе группы. Но новые данные говорят об обратном.

Несколько недель умеренных тренировок привели к резко различающимся структурным изменениям слева и справа. Данные настолько отличались, что в итоге на одной стороне оказалось в четыре раза больше нейронов, чем на другой.

Организм поддерживает сердцебиение без какого-либо сознательного участия. Небольшая пара нервных пучков в нижней части шеи и верхней части грудной клетки называется звездчатыми ганглиями. Они помогают регулировать этот автоматический ритм и ускоряют сердцебиение во время стресса, физических нагрузок или внезапной тревоги.

Группа исследователей из Бристольского университета под руководством А. Аугусто Коппи в течение десяти недель подвергала крыс умеренным аэробным нагрузкам на беговой дорожке. Затем они сравнили обученных крыс с необученными, используя трехмерную визуализацию. Результаты исследования опубликованы в журнале Autonomic Neuroscience.

До этого исследования не публиковались подробные трехмерные данные о ганглиях после тренировки. Результаты опровергли давно устоявшееся предположение о том, что нервная система адаптируется к физическим нагрузкам равномерно по обеим сторонам тела.

У тренированных крыс в правом звездчатом ганглионе оказалось примерно в четыре раза больше нейронов, чем в левом. У нетренированных животных подобного разрыва не наблюдалось. Асимметрия появилась только после бега. Это различие возникло в ответ на физические упражнения, а не на какие-либо исходные характеристики.

Нейропластичность — это процесс, посредством которого нервная ткань перестраивается. Этот процесс давно изучается в головном мозге, но не в системе управления сердцем. Ранее проведенные исследования уже показали, что аэробные тренировки снижают частоту сердечных сокращений в состоянии покоя и сглаживают колебания пульса от одного сердечного ритма к другому.

Например, исследование, проведенное среди пожилых тренированных спортсменов, выявило значительно более высокую вариабельность сердечного ритма, чем у нетренированных сверстников.

Ни одно из предыдущих исследований не указывало на то, что одна сторона тела развивается иначе, чем другая. Данные из Бристоля ставят эту картину под сомнение. На клеточном уровне изменения происходили в противоположных направлениях с каждой из двух сторон.

Нейроны в левом ганглии увеличились в размерах, почти вдвое увеличившись в объеме. В правом ганглии нейроны, наоборот, уменьшились в размерах. После тренировки общий объем обоих кластеров уменьшился, причем наиболее резко — с правой стороны.

Нейроны правой стороны были более плотно упакованы в меньший кластер, все они были немного меньше по размеру. Нейронов левой стороны было меньше, но они были крупнее. Противодействие подобным структурным изменениям, вызванным исключительно стремлением к совершенству, противоречило общепринятым ожиданиям.

До этого исследования никто не документировал тренировки, направленные на зеркальное изменение положения двух сторон пучка сердечных нервов. Это расхождение между левой и правой сторонами — не просто любопытство. Врачи уже используют звездчатые ганглии в качестве мишени при некоторых серьезных заболеваниях сердца.

Блокада нервов и хирургические процедуры позволяют купировать стойкие аритмии и сильные боли в груди, снижая нервную активность в этих группах нервов. Аналогичные процедуры иногда используются для лечения синдрома разбитого сердца — временной формы сердечной недостаточности, вызванной сильным эмоциональным или физическим шоком.

В ходе исследования блокады звездчатого ганглия у пациентов с резистентными к лекарствам аритмиями было установлено, что эта процедура снижает нарушения ритма на один-три дня. В большинстве опубликованных случаев поражение было связано с левой стороной сердца, исходя из исторически сложившихся предположений о ее доминирующей роли в контроле сердечной деятельности.

«Эти скопления нервных волокон действуют как регулятор яркости работы сердца, и мы показали, что регулярные умеренные физические упражнения изменяют этот регулятор специфическим для каждой стороны образом», — сказал Коппи.

В будущем эта схема может помочь врачам точнее определять, в какую сторону следует направлять процедуру. Исследование проводилось на крысах, и Коппи прямо указал на его ограничения. Вопрос о том, проявится ли подобное асимметричное изменение структуры у более крупных животных или у людей, остается открытым.

В планах на будущие исследования – установить связь между структурными изменениями и функциональными результатами. Вопрос заключается в том, приводят ли увеличение количества нейронов в правой половине сердца и расширение клеточной популяции в левой половине сердца к измеримым различиям в поведении сердца в состоянии покоя и при физической нагрузке.

Команда также проверит эту закономерность на более крупных животных и на людях, используя неинвазивные методы, позволяющие отслеживать нервные сигналы сердца без хирургического вмешательства.

Если асимметрия подтвердится в тканях человека, это будет иметь последствия, выходящие за рамки физиологии физических упражнений. Долгое время в этой области считалось, что физические упражнения равномерно влияют на нервную систему сердца с обеих сторон.

Новые данные говорят об обратном. Аэробные тренировки, по-видимому, смещают два кластера в противоположных направлениях. В правом кластере оказывается больше нейронов, а в левом — более крупные.

Это открытие может иметь важное значение для врачей, лечащих заболевания, связанные с чрезмерной активностью нервной системы. Эффективность методов лечения, направленных на нервы, уже сейчас различается в зависимости от того, на какую сторону они воздействуют. Данное исследование предполагает, что за этим различием кроется биологическая причина.

В статье о роли нервных импульсов в синдроме разбитого сердца показано, что происходит, когда эти сигналы перегружают здоровое сердце. Работа, выполненная в Бристоле, выявляет нечто, ранее не встречавшееся в этой области.

Физические упражнения, по-видимому, асимметрично перестраивают нервы, контролирующие работу сердца: больше нейронов справа и более крупные нейроны слева. Это может предоставить врачам новый фактор, который поможет им подобрать оптимальное лечение для нарушений сердечного ритма и сердечных заболеваний, вызванных стрессом.

Иллюстрация к статье: Яндекс.Картинки