Российские ученые выяснили, что работу сердца и сосудов регулируют независимые друг от друга механизмы нервной системы. Это может быть важно для понимания работы системы кровообращения, в том числе и в условиях искусственного поддержания ее работы. Работа опубликована в журнале Scientific Reports. Исследования поддержаны грантом Президентской программы исследовательских проектов Российского научного фонда.
Ежегодно в России из-за болезней сердца и сосудов умирает более 900 тысяч человек, а это почти половина смертей. В группу риска входят люди с самыми разными проблемами: от наследственной предрасположенности до нездорового образа жизни. Даже высокий уровень современной медицины не может справиться с коварностью таких патологий. Проблема заключается в том, что зачастую болезни развиваются незаметно, а опасные приступы внезапны. Изучение сердечно-сосудистой системы помогает в разработке новых способов лечения.
Ученые из Национального медицинского исследовательского центра сердечно-сосудистой хирургии имени А. Н. Бакулева (Москва) совместно с коллегами из Института радиотехники и электроники РАН изучили механизмы регуляции сердечных сокращений нервной системой и их связь с регуляцией периферических сосудов кровеносной системы. Эксперимент проводили в ситуации, когда отсутствовали необходимые для естественного движения крови условия, в первую очередь – работа сердца. В исследовании участвовали десять мужчин в возрасте от 40 до 70 лет, которым делали операции на сердце. При этом работал аппарат искусственного кровообращения. С его помощью кровь поступает в органы под воздействием насоса, а прибор оксигенатор удаляет из венозной крови углекислый газ и насыщает ее кислородом. Некоторым пациентам вводили препараты, помогающие во время операции защитить от отмирания клеток мышечную ткань сердца – миокард (такой метод защиты миокарда называется кардиоплегией). Это необходимо, так как при частичном или полном нарушении кровообращения есть вероятность гибели мышечной ткани сердца. Изменения сердечного ритма ученые фиксировали одновременно с изменениями регуляции периферических сосудов во время операции в режиме реального времени.
Схема экспериментальной системы. Сredit: Владимир Шварц
Ученые выяснили, что работу сердца и сосудов регулируют разные механизмы нервной системы, которые не зависят друг от друга. Они в той или иной мере продолжают работать в условиях искусственного кровообращения и хирургической защиты сердечной мышцы. Они сохраняют кровяное давление, пульс и ширину сосудов в норме. И хотя механизмы регуляции сосудов и сердца автономны, они координируют свои действия. Первые передают информацию через нервную систему, а вторые – через сердечные сокращения и выбросы крови. Также ученые выяснили, что связь от сосудов к сердцу быстрее, чем обратная. По мнению авторов исследования, это может означать доминирование регуляторной связи от сосудов к сердцу, когда кровеносная система адаптируется к каким-либо новым условиям.
«Проведенное нами исследование показало, что механизмы регуляции периферического сосудистого сопротивления не зависят от механизмов управления сердцем при помощи нервной системы. При этом данные механизмы регуляции сердца и сосудов в той или иной мере сохраняют свою активность в условиях искусственного кровообращения и кардиоплегии. Координирующая связь от сосудов к сердцу осуществляется нейрогенным путем, тогда как обратная – гемодинамическим, то есть за счет сердечного выброса. Мы получили наши результаты в сложных экспериментальных условиях, поэтому общий объем данных невелик. Теоретическое изучение также подтвердило наши выводы. Дальнейшие исследования с большим объемом данных могут обнаружить и другие эффекты, которые мы пока не нашли», – прокомментировал Владимир Шварц, руководитель проекта по гранту РНФ, доктор медицинских наук, доцент кафедры сердечно-сосудистой хирургии Национального медицинского исследовательского центра сердечно-сосудистой хирургии имени А. Н. Бакулева.
Текст: НЦСС им. А.Н. Бакулева
Kiselev, A.R., Borovkova, E.I., Shvartz, V.A. et al. Low-frequency variability in photoplethysmographic waveform and heart rate during on-pump cardiac surgery with or without cardioplegia. Sci Rep 10, 2118 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-58196-z