Ein Team von Forschern des UCF College of Medicine hat eine digitale topografische Karte des kardialen sympathischen neuronalen Netzwerks erstellt, der Region, die die Herzfrequenz des Körpers und seine „Kampf-oder-Flucht“-Reaktion steuert. Sie hoffen, dass diese Karte schließlich als Leitfaden für die Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen mit bioelektronischen Geräten dienen wird.
Die von Dr. Zixi Jack Cheng, einem neurokardiovaskulären Wissenschaftler, geleitete Studie wurde im veröffentlicht Wissenschaftliche Berichte Journal und war das Projekt eines interdisziplinären Forscherteams der UCF zusammen mit mehreren anderen Institutionen sowie den Industriepartnern MBF Bioscience und SPARC Data and Resource Center. Das Projekt wurde durch das SPARC-Programm (Stimulating Peripheral Activity to Relief Conditions) des NIH Common Fund und vom National Institute on Neural Disorders and Stroke und dem National Heart, Lung and Blood Institute unterstützt.
„Diese Kartierung geht über das hinaus, was man in einem Lehrbuch finden kann“, sagte Dr. Cheng. „Dies ist ein digitalisierter Gehirn-Herz-Atlas, der interaktiv sein wird. Wir hoffen, dass er nicht nur Wissenschaftlern und Ärzten, sondern auch Studenten als Leitfaden dienen wird, wenn sie die Neuroanatomie des Herzens lernen.“
Die Karte kann als Leitfaden für Behandlungen wie die Neuromodulationstherapie dienen – die elektronische Stimulation von Nerven zur Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen.
Dr. Chengs Team und seine SPARC-Mitarbeiter erstellten zuvor eine umfassende 3D-Karte des intrinsischen Nervensystems eines Nagetierherzens. Das als „kleines Herzgehirn“ bekannte System enthält Tausende von Neuronen rund um das Herz, die den Herzschlag und die Durchblutung regulieren. Ihr jüngstes Projekt erweiterte diese Studie und kartierte das topografische Netzwerk der Nerven im sympathischen Nervensystem und seine Verbindung zum Herzen. Das Team hofft, dass der fortschrittliche Bauplan Wissenschaftlern und Ärzten helfen wird, die Gehirn-Herz-Verbindung zu untersuchen und eine genauere Steuerung verschiedener Herzregionen, einschließlich derer, die den Herzschlag steuern, zu steuern.
Das sympathische Nervensystem spielt eine zentrale Rolle bei der Regulierung der Herzfunktionen durch ein kompliziertes Nervennetzwerk. Es kann dem Körper helfen, auf gefährliche oder stressige Situationen zu reagieren, indem es die Herzfrequenz des Körpers beschleunigt, um mehr Blut an Bereiche zu liefern, die mehr Sauerstoff benötigen. Das System steuert auch die Herzfrequenz, den Blutdruck, die Verdauung und andere lebenswichtige Funktionen.
Um die Karte zu erstellen, verwendete das Team eine Kombination aus hochmodernen Techniken, um die Verteilung des sympathischen Nervensystems einschließlich der gesamten Vorhöfe und Ventrikel des Herzens abzubilden, zu verfolgen, zu digitalisieren und quantitativ abzubilden.
„Der bahnbrechende Teil dieses Projekts ist die Präzision, mit der die Kartierung auf mikroskopischer Ebene durchgeführt wird, was es uns ermöglicht, die einzelnen Zellen und einzelnen Nervenaxone zu sehen“, sagte Dr. Cheng. Dies ist das erste Mal, dass Wissenschaftler das gesamte Organ auf einer so komplizierten Ebene sehen.“
Dr. Yuanyuan Zhang, Postdoktorand in Dr. Chengs Labor, erklärte, dass diese Karte den Forschern dabei helfen wird, die funktionelle Rolle eines spezifischen Nervs weiter zu testen, indem sie ihn aktivieren oder deaktivieren und seine Auswirkungen auf den Körper beobachten. Er sagte, die Kartierung könne auch als Leitfaden für Behandlungen wie die Neuromodulationstherapie dienen – die elektronische Nervenstimulation zur Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen wie Bluthochdruck, Schlafapnoe und Herzinsuffizienz.
„Die Nutzung unserer Karte als Sympathikus-Herz-Atlas öffnet die Tür für innovative Therapien für mehrere Herz-Kreislauf-Erkrankungen und nervenbezogene Störungen und vermeidet Nebenwirkungen, die mit vielen Arzneimitteln verbunden sind“, fügte Ariege Bizanti, Ph.D. Kandidat in Dr. Chengs Labor.
Herzkrankheiten sind die häufigste Todesursache für Männer und Frauen in den Vereinigten Staaten und sind laut Statistiken der Centers for Disease Control für 697.000 Todesfälle im Jahr 2020 verantwortlich. In den Vereinigten Staaten stirbt alle 34 Sekunden ein Mensch an einer Herz-Kreislauf-Erkrankung.
„Das Herz-Sympathikus-Nervensystem ist sehr komplex und wird noch immer kaum verstanden“, sagte Dr. Jin Chen, ein weiterer UCF-Mitarbeiter des Projekts. „Diese detaillierte Kartierung im Herzen zu haben, könnte uns also wichtige Einblicke in die Architektur des Herz-Sympathikus-Nervs geben und die Grundlage für zukünftige funktionelle und molekulare Studien zur sympathischen Kontrolle des Herzens bilden.“