动脉变得堵塞。血流受限,氧气供应中断。结果是心脏病发作是全球主要的死亡原因之一。
传统上,我们研究和治疗这些情况时,往往把心脏当作一个孤立的器官。加州大学圣地亚哥分校的研究,由生物科学学院主导,正在颠覆人们对心脏病发作的传统看法,提出心脏事件与其他系统之间的相互关联。
在一项发表在期刊Cell的研究中,博士后研究员Saurabh Yadav和助理教授Vineet Augustine及其团队描绘了心脏病发作及其造成损害的全新视角,通过将心脏、大脑、神经系统和免疫系统联系起来。
就像我们的眼睛和耳朵将环境中的光和声音转化为大脑可以理解和处理的信息一样,新研究揭示了心脏病发作通过感觉神经元传递心血管信息给大脑。这项研究旨在揭示这些联系。这项研究产生的新心脏病发作‘地图’为我们提供了新的治疗机会,帮助我们从心脏病发作作为相互连接的系统事件的角度来看待,而不是孤立的事件。
神经生物学系的教员奥古斯丁表示:“我们相信这是对‘三重节点’的首次全面表征,该节点涉及心脏、大脑和神经免疫环。”他说:“心脏病发作显然是以心脏为中心,但我们正在改变心脏病研究的方向,显示不仅仅是心脏本身参与其中。”
当检测到伤害或疾病时,大脑通过激活免疫系统作出反应。心脏病发作也会引发类似的免疫反应。但尽管大脑将心脏病发作视为一种伤害,但并没有病原体或细菌需要防御。这种免疫系统的过度激活可能会导致更严重的损伤。
在小鼠实验中,研究人员发现,迷走神经中的感觉神经元首先检测到损伤,并将信号传递给特定的脑区,进而导致免疫系统的激活。阻断在心脏和大脑之间往返传递的感觉和免疫信号显著减少了心脏病发作后的损伤。
虽然研究人员仍希望揭示涉及的具体机制,但他们相信新的心脏病发作治疗方法可以减少心脏病发作后免疫系统带来的意外损害。
雅达夫说:“阻断这个心脏-大脑-神经免疫系统已经证明可以阻止疾病的扩散。如果你把心脏病发作看作是震中,阻断信号就能停止损伤的扩散。”
根据奥古斯丁的说法,许多发现一直被忽视,因此科学传统上是在孤立的领域中建立的,神经科学家、心脏病学家和免疫学家专注于各自的领域。经过四年半,三节点发现项目将神经生物学家与医学和儿科系(医学院)以及舒建-基恩·雷生物工程系(雅各布工程学院)的科学家们聚集在一起。
为了理清涉及的复杂连接,雅达夫和他的同事们采用了多种科学技术,包括 超声心动图、分子染色、光片显微镜和超声成像,以梳理各种相互关联的通路。
所得到的三节点循环的基础系统图可能有助于推动新的治疗方法,以应对心脏病发作之间的相互关系。
“目前心脏病发作的治疗方法侧重于修复心脏,包括旁路手术、血管成形术和抗凝药物,这些治疗方法都是侵入性的,”奥古斯丁说。“这项研究表明,也许通过调节免疫系统我们可以促进治疗效果。”
奥古斯丁实验室正在进行的研究探讨三节点连接及其功能的机制。
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