Μια ομάδα ερευνητών από το Κολέγιο Ιατρικής του UCF δημιούργησε έναν ψηφιακό τοπογραφικό χάρτη του καρδιακού συμπαθητικού νευρικού δικτύου, μιας περιοχής που ελέγχει τον καρδιακό ρυθμό του σώματος και την αντίδραση “μάχης ή φυγής”. Ο χάρτης αυτός μπορεί τελικά να χρησιμεύσει ως οδηγός για τη θεραπεία καρδιαγγειακών παθήσεων με τη χρήση βιοηλεκτρονικών συσκευών, όπως η θεραπεία νευροδιαμόρφωσης. Η μελέτη, η οποία δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Scientific Reports, έγινε υπό την καθοδήγηση του Dr. Zixi Jack Cheng, νευρο-καρδιαγγειακού επιστήμονα, και συμμετείχε μια διεπιστημονική ομάδα ερευνητών από το UCF και άλλα ιδρύματα, καθώς και βιομηχανικούς εταίρους MBF Bioscience και SPARC Data and Resource Center.
Θεραπεία καρδιαγγειακών παθήσεων
Οι ερευνητές ελπίζουν ότι ο χάρτης θα βοηθήσει τους επιστήμονες και τους γιατρούς να μελετήσουν τη σύνδεση εγκεφάλου-καρδιάς και να πλοηγηθούν στον ακριβέστερο έλεγχο των διαφόρων καρδιακών περιοχών, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που ελέγχουν τον καρδιακό παλμό. Το συμπαθητικό νευρικό σύστημα παίζει καθοριστικό ρόλο στη ρύθμιση των καρδιακών λειτουργιών μέσω ενός περίπλοκου δικτύου νεύρων. Μπορεί να βοηθήσει το σώμα να ανταποκριθεί σε επικίνδυνες ή στρεσογόνες καταστάσεις επιταχύνοντας τον καρδιακό ρυθμό του σώματος για να μεταφέρει περισσότερο αίμα σε περιοχές που χρειάζονται περισσότερο οξυγόνο. Το σύστημα ελέγχει επίσης τον καρδιακό ρυθμό, την αρτηριακή πίεση, την πέψη και άλλες ζωτικές λειτουργίες.
Για τη δημιουργία του χάρτη, η ομάδα χρησιμοποίησε τις πιο σύγχρονες τεχνικές για να απεικονίσει, να ανιχνεύσει, να ψηφιοποιήσει και να χαρτογραφήσει ποσοτικά την κατανομή του συμπαθητικού νευρικού συστήματος, συμπεριλαμβανομένων ολόκληρων των κόλπων και των κοιλιών της καρδιάς. Ο χάρτης είναι ο πρώτος που δείχνει ολόκληρο το όργανο σε τόσο περίπλοκο επίπεδο, επιτρέποντας στους ερευνητές να δουν μεμονωμένα κύτταρα και μεμονωμένους νευρικούς άξονες. Σύμφωνα με τον Δρ Τσενγκ, η ακρίβεια με την οποία ολοκληρώθηκε η χαρτογράφηση είναι πρωτοποριακή.
Η προηγούμενη μελέτη των ερευνητών αφορούσε τη δημιουργία ενός ολοκληρωμένου τρισδιάστατου χάρτη του εγγενούς νευρικού συστήματος της καρδιάς ενός τρωκτικού, γνωστού ως “μικρός εγκέφαλος της καρδιάς”, ο οποίος ρυθμίζει τον καρδιακό παλμό και την κυκλοφορία του αίματος. Το τελευταίο έργο επέκτεινε αυτή τη μελέτη και χαρτογράφησε το τοπογραφικό δίκτυο των νεύρων του συμπαθητικού νευρικού συστήματος και τη σύνδεσή του με την καρδιά.
Ο Δρ Yuanyuan Zhang, μεταδιδακτορικός συνεργάτης στο εργαστήριο του Δρ Cheng, εξήγησε ότι αυτός ο χάρτης θα βοηθήσει τους ερευνητές να ελέγξουν περαιτέρω τον λειτουργικό ρόλο ενός συγκεκριμένου νεύρου ενεργοποιώντας ή απενεργοποιώντας το και παρατηρώντας τον αντίκτυπό του στο σώμα. Είπε ότι η χαρτογράφηση μπορεί επίσης να χρησιμεύσει ως οδηγός για θεραπείες όπως η θεραπεία νευροδιαμόρφωσης, η οποία διεγείρει ηλεκτρονικά τα νεύρα για τη θεραπεία καρδιαγγειακών παθήσεων όπως η υπέρταση, η υπνική άπνοια και η καρδιακή ανεπάρκεια.
Οι καρδιακές παθήσεις είναι η κύρια αιτία θανάτου για τους άνδρες και τις γυναίκες στις Ηνωμένες Πολιτείες, αντιπροσωπεύοντας 697.000 θανάτους το 2020, σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία από τα Κέντρα Ελέγχου Ασθενειών. Ένα άτομο πεθαίνει κάθε 34 δευτερόλεπτα στις Ηνωμένες Πολιτείες από καρδιαγγειακές παθήσεις. “Η αξιοποίηση του χάρτη μας ως συμπαθητικού-καρδιακού άτλαντα ανοίγει την πόρτα για καινοτόμες θεραπείες για διάφορες καρδιαγγειακές παθήσεις, διαταραχές που σχετίζονται με τα νεύρα και αποφεύγει τις παρενέργειες που σχετίζονται με πολλά φαρμακευτικά προϊόντα”, πρόσθεσε ο Ariege Bizanti, υποψήφιος διδάκτορας στο εργαστήριο του Δρ Cheng.
Ο Dr. Jin Chen, άλλος συνεργάτης του UCF στο έργο, δήλωσε: “Το καρδιο-συμπαθητικό νευρικό σύστημα είναι πολύ περίπλοκο και παραμένει ελάχιστα κατανοητό. Έτσι, έχοντας αυτή τη λεπτομερή χαρτογράφηση στην καρδιά θα μπορούσε να μας δώσει σημαντικές πληροφορίες για την αρχιτεκτονική του καρδιακού-συμπαθητικού νεύρου και να αποτελέσει τη βάση για μελλοντικές λειτουργικές και μοριακές μελέτες του συμπαθητικού ελέγχου της καρδιάς”. Το έργο υποστηρίχθηκε από το πρόγραμμα Stimulating Peripheral Activity to Relieve Conditions (SPARC) του NIH Common Fund, καθώς και από τη χρηματοδότηση του Εθνικού Ινστιτούτου Νευρικών Διαταραχών και Εγκεφαλικού Επεισοδίου και του Εθνικού Ινστιτούτου Καρδιάς, Πνευμόνων και Αίματος.