В змеином сердце нашли источник ритма
Клетки, задающие ритм сердцу змей, собраны у них в компактную структуру рядом с одним из сердечных клапанов.
Сердце бьётся благодаря особым мышечным волокнам, которые собраны в несколько узлов и пучков и все вместе образуют проводящую систему сердца. Эти атипичные мышечные волокна генерируют возбуждение, которое распространяется на всю сердечную мышцу. Проводящая система задаёт ритм и последовательность сокращений предсердий и желудочков, и начинается здесь всё с синоатриального узла, расположенного у входа верхней полой вены в правое предсердие. Клетки синоатриального узла называют пейсмейкерными, поскольку именно от них зависит, начнёт ли сердце биться чаще или медленнее.
Но сердце бьётся у всех живых существ, у которых оно есть, и, значит, пейсмейкеры-ритмоводители должны быть и в других сердцах, сколь бы просто они ни были устроены. Сердечно-сосудистая система впервые появляется у беспозвоночных животных, и у большинства из них движение крови обеспечивается более или менее ритмичной пульсацией стенок сосудов. Клетки, задающие ритм этой пульсации, расположены неупорядоченно. Пейсмейкер сердца рыб выглядит уже как оформленное кольцо, окружающее основания створок синоатриального клапана, который отделяет предсердие от венозного синуса.
До последнего времени среди позвоночных оставалась большая группа животных, про которых вообще почти не было понятно, где в их сердце рождается ритм — это рептилии. Только недавно сотрудникам Московского государственного университета вместе с коллегами из Орхусского университета удалось выяснить местонахождение и особенности работы ритмоводителя сердца у змей. Исследователи изучали тигровых питонов; в статье в Journal of Experimental Biology говорится, что пейсмейкер у них выглядит как достаточно компактная структура в основании правой створки синоатриального клапана. В определённых условиях, например, под воздействием нейромедиаторов ацетилхолина и норадреналина, задавать ритм начинают и другие участки сердечной мышцы вблизи того же синоатриального клапана.
В целом пейсмейкер сердца питона по своей организации занимает промежуточное положение между синоатриальным узлом млекопитающих и кольцевым пейсмекером сердец рыб. Это подтверждает гипотезу, что ритмоводители сердца эволюционировали от диффузно расположенных пейсмейкерных клеток к анатомически оформленной компактной структуре.
Скорее всего, у других змей сердечный ритмоводитель устроен так же, как у питонов, но вот насчёт остальных рептилий всё же остаются вопросы. Особенный интерес тут представляют черепахи и крокодилы (напомним, что если у большинства рептилий сердце трёхкамерное, и в желудочке есть неполная перегородка, то у крокодилов оно четырёхкамерное — желудочек у них разделён на две части полностью, хотя в перегородке у них есть отверстие, позволяющее отчасти смешиваться венозной и артериальной крови). Зная эволюцию органов — в данном случае сердца — у разных групп животных, можно лучше понять устройство тех же самых органов у человека и, в перспективе, лучше понять, как справляться с их болезнями.
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда.
По материалам пресс-службы МГУ
Физиологи МГУ выяснили, откуда начинается биение змеиных сердец
Изолированное сердце питона
Сотрудники биологического факультета МГУ при участии зарубежных коллег установили точное расположение пейсмекера — структуры, задающей сердечный ритм, — у тигрового питона и описали особенности его работы. Исследование проходило в рамках работы НОШ МГУ «Молекулярные технологии живых систем и синтетическая биология» и было поддержано Российским научным фондом. Его результаты опубликованы в Journal of Experimental Biology.
Данные об устройстве разных организмов позволяют учёным выяснять, как в ходе эволюции развивались те или иные системы и органы и, соответственно, лучше понимать устройство человеческого тела и его возможности. Появление сердечно-сосудистой системы у животных позволило существенно усложнить строение тела и приобрести узкую функцию органам и тканям. До этого каждая клетка добывала себе питание и кислород самостоятельно, а после у них появилось центральное снабжение, и ткани смогли специализироваться на более узких задачах.
Впервые сердечно-сосудистая система появилась у беспозвоночных животных. У большинства из них движение крови обеспечивается более или менее ритмичной пульсацией стенок сосудов, а клетки, задающие ритм этой пульсации, расположены неупорядоченно. В сердцах позвоночных животных пейсмекерные клетки, генерирующие электрическую активность с определенным ритмом, обретают чёткую локализацию и формируют пейсмекерные структуры. Детально этот вопрос исследован у разных представителей млекопитающих, а вот другие классы позвоночных, особенно рептилии, исследованы значительно хуже.
«Прошло уже более ста лет с тех пор, как было выяснено местоположение водителя ритма в сердцах млекопитающих. К настоящему времени эта структура, называемая синоатриальный узел, исследована “вдоль и поперек”. А вот где рождается сердечный ритм у рептилий, толком не было понятно до сих пор. И это существенный пробел, из-за которого нельзя составить целостную картину эволюции структурно-функциональной организации сердец позвоночных животных, – рассказал первый автор исследования, ведущий научный сотрудник кафедры физиологии человека и животных биологического факультета МГУ Денис Абрамочкин. – Поэтому, когда датские коллеги из Университета Орхуса предложили провести исследование на замечательных и весьма дорогостоящих животных, которыми располагает виварий их университета, я согласился с радостью».
Хорошо известно, что у млекопитающих пейсмекерные клетки собраны в специальную высокоспециализированную компактную структуру, синоатриальный узел, расположенный в месте впадения верхней полой вены в правое предсердие. Напротив, у организмов с просто организованными сердцами, например, у аннелид, пейсмекерные клетки диффузно разбросаны по всему сердцу. Пейсмекер сердца рыб занимает среднее положение между двумя этими крайностями – он имеет вид кольца, окружающего основания створок синоатриального клапана, отделяющего предсердие от венозного синуса. У змей же, судя по полученным данным, имеется достаточно компактная пейсмекерная структура, располагающаяся в основании правой створки синоатриального клапана. Хотя в определенных условиях, например, под воздействием нейромедиаторов ацетилхолина и норадреналина, и другие участки миокарда вблизи синоатриального клапана могут становиться ведущим водителем сердечного ритма. Важно отметить, что пока неясно, насколько сходно со змеями устроены пейсмекеры сердец других основных групп рептилий, особый интерес представляют черепахи и крокодилы.
«Можно заключить, что пейсмекер сердца питона по своей организации занимает промежуточное положение между синоатриальным узлом млекопитающих и кольцевым пейсмекером сердец рыб, – подытожил Денис Абрамочкин. – Эти данные подтверждают гипотезу о том, что главным трендом в эволюции сердечных пейсмекеров является их компактизация – переход от диффузно расположенных пейсмекерных клеток к анатомически оформленной структуре».
Ученые выяснили, где зарождается биение змеиного сердца
Специалисты МГУ имени М. В. Ломоносова и их зарубежные коллеги исследовали физиологию тигрового питона и установили точное расположение пейсмекера — структуры, задающей сердечный ритм.
У млекопитающих пейсмекерные клетки собраны в специальную компактную структуру — синоатриальный узел, расположенный в месте впадения верхней полой вены в правое предсердие. А у организмов с просто организованными сердцами, например у кольчатых червей, пейсмекерные клетки хаотично разбросаны по всему сердцу. Водитель сердечного ритма рыб занимает среднее положение между двумя этими крайностями. Это кольцо, окружающее основания створок синоатриального клапана и отделяющее предсердие от венозного синуса. До сих пор было неизвестно, где пейсмекер находится у змей и как он работает. «Прошло уже более ста лет с тех пор, как было выяснено местоположение водителя ритма в сердцах млекопитающих. К настоящему времени эта структура, называемая синоатриальный узел, исследована вдоль и поперек. А вот где рождается сердечный ритм у рептилий толком не было понятно до сих пор — это существенный пробел, из-за которого нельзя составить целостную картину эволюции структурно-функциональной организации сердец позвоночных животных», — рассказал первый автор исследования, ведущий научный сотрудник кафедры физиологии человека и животных биологического факультета МГУ Денис Абрамочкин.
Пейсмекерный кардиомиоцит питона на кончике пэтч-пипетки // Источник: Денис Абрамочкин, биологический факультет МГУ
Победитель «Лидеров России» предлагает создать команду ученых для интенсивного импортозамещения в химической промышленности
Экскурсии «Наука рядом»: в июле школьники узнали, как создают вакцины, увидели строительство судов и сыграли роботами в лазертаг
- О годе
- Новости
- Мероприятия
- Спецпроекты
- Для СМИ
- Предложить мероприятие
© 2023 Годнауки.рф – официальный сайт Года науки и технологий в России. На сайте собрана основная информация о главных новостях, онлайн-трансляциях, акциях и мероприятиях Года науки и технологий. Сайт создан при поддержке АНО «Национальные приоритеты»
Я соглашаюсь с тем, что владелец сайта использует файлы cookie для повышения удобства работы на сайте, сервис Яндекс.Метрика. Оставаясь на сайте, я соглашаюсь с политикой их применения.