Είτε λόγω ζέστης, πείνας, παρατεταμένης ορθοστασίας, είτε απλώς βλέποντας αίμα ή βελόνες, το 40% των ανθρώπων βιώνουν λιποθυμία τουλάχιστον μία φορά στη ζωή τους.
Αλλά τι ακριβώς προκαλεί αυτές τις σύντομες απώλειες συνείδησης -τις οποίες οι ερευνητές αποκαλούν «συγκοπή»- παρέμεινε μυστήριο για τους καρδιολόγους και τους νευροεπιστήμονες για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Τώρα, οι ερευνητές ανακάλυψαν μια νευρική οδό, η οποία περιλαμβάνει μια άγνωστη στο παρελθόν ομάδα αισθητήριων νευρώνων που συνδέουν την καρδιά με το εγκεφαλικό στέλεχος. Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο Nature, δείχνει ότι η ενεργοποίηση αυτών των νευρώνων έκανε τα ποντίκια να ακινητοποιούνται σχεδόν αμέσως ενώ εμφανίζουν συμπτώματα όπως η ταχεία διαστολή της κόρης και την κλασική εικόνα των ματιών που παρατηρείται κατά τη συγκοπή του ανθρώπου.
Οι συγγραφείς προτείνουν ότι αυτή η νευρική οδός κατέχει το κλειδί για την κατανόηση της λιποθυμίας, πέρα από τη μακροχρόνια παρατήρηση ότι προκύπτει από τη μειωμένη ροή αίματος στον εγκέφαλο. «Υπάρχει μείωση της ροής του αίματος, αλλά ταυτόχρονα υπάρχουν κυκλώματα στον εγκέφαλο που χειρίζονται αποκλειστικά αυτό», λέει η μία εκ των συγγραφέων της μελέτης Vineet Augustine, νευροεπιστήμονας στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο.
«Η μελέτη αυτών των οδών θα μπορούσε να εμπνεύσει νέες θεραπευτικές προσεγγίσεις για καρδιακά αίτια της συγκοπής», λέει ο Kalyanam Shivkumar, καρδιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Λος Άντζελες.
Νέοι νευρώνες
Οι μηχανισμοί που ελέγχουν πώς και γιατί οι άνθρωποι λιποθυμούν έχουν προβληματίσει εδώ και καιρό τους επιστήμονες, εν μέρει επειδή οι ερευνητές τείνουν να επικεντρώνονται στη μελέτη είτε της καρδιάς είτε του εγκεφάλου ξεχωριστά. Αλλά οι συγγραφείς της μελέτης ανέπτυξαν νέα εργαλεία για να δείξουν πώς αλληλεπιδρούν αυτά τα δύο συστήματα.
Χρησιμοποιώντας ανάλυση αλληλουχίας μονοκυττάρου RNA των γαγγλίων, μιας περιοχής στο πνευμονογαστρικό νεύρο (που συνδέει τον εγκέφαλο με πολλά όργανα, συμπεριλαμβανομένης της καρδιάς), η ομάδα αναγνώρισε μια ομάδα αισθητήριων νευρώνων που εκφράζουν έναν τύπο υποδοχέα που εμπλέκεται στη συστολή των μικρών μυών μέσα στα αιμοφόρα αγγεία που τους κάνει να συστέλλονται.
Αυτοί οι νευρώνες, που ονομάζονται NPY2R VSNs, είναι διαφορετικοί από άλλους κλάδους του πνευμονογαστρικού νεύρου που συνδέονται με τους πνεύμονες ή το έντερο. Αντίθετα, σχηματίζουν κλάδους στα κατώτερα, μυϊκά μέρη της καρδιάς, τις κοιλίες, και συνδέονται με μια ξεχωριστή περιοχή στο εγκεφαλικό στέλεχος που ονομάζεται περιοχή postrema.
Χρησιμοποιώντας μια νέα τεχνική που συνδυάζει την απεικόνιση υπερήχων υψηλής ανάλυσης με την οπτογενετική -έναν τρόπο ελέγχου της δραστηριότητας των νευρώνων με χρήση φωτός- οι ερευνητές διέγειραν τους νευρώνες NPY2R VSN σε ποντίκια ενώ παρακολουθούσαν τον καρδιακό ρυθμό, την αρτηριακή πίεση, την αναπνοή και τις κινήσεις των ματιών τους.
Αυτή η προσέγγιση επέτρεψε στην ομάδα να χειριστεί συγκεκριμένους νευρώνες και να οπτικοποιήσει την καρδιά σε πραγματικό χρόνο. «Αυτό δεν ήταν δυνατό πριν, γιατί έπρεπε να καταλάβουμε την ταυτότητα αυτών των νευρώνων», λέει η Δρ. Augustine.
Όταν ενεργοποιήθηκαν τα NPY2R VSN, τα ποντίκια λιποθύμησαν μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα. Ενώ λιποθύμησαν, τα ποντίκια εμφάνισαν παρόμοια συμπτώματα με τους ανθρώπους κατά τη συγκοπή, συμπεριλαμβανομένης της ταχείας διαστολής της κόρης και το «γύρισμα» των ματιών, καθώς και μειωμένο καρδιακό ρυθμό, αρτηριακή πίεση, ρυθμό αναπνοής και ροή αίματος στον εγκέφαλο.
«Γνωρίζουμε τώρα ότι υπάρχουν υποδοχείς στην καρδιά που όταν πυροδοτηθούν, θα “κλείσουν” την καρδιά», λέει ο Jan Gert van Dijk, κλινικός νευρολόγος στο Ιατρικό Κέντρο του Πανεπιστημίου του Λέιντεν στην Ολλανδία.
Στους ανθρώπους, η συγκοπή συνήθως ακολουθείται από ταχεία ανάρρωση. «Οι νευρώνες στον εγκέφαλο μοιάζουν με κακομαθημένα παιδιά. Χρειάζονται οξυγόνο και ζάχαρη, και τα χρειάζονται τώρα. Σταματούν να λειτουργούν πολύ γρήγορα εάν τους αφαιρέσουμε το οξυγόνο ή τη γλυκόζη», λέει ο Δρ. Dijk.
Αυτά τα νευρικά κύτταρα αρχίζουν να πεθαίνουν μετά από περίπου 2 έως 5 λεπτά χωρίς οξυγόνο, αλλά η συγκοπή τυπικά διαρκεί μόνο 20 έως 40 δευτερόλεπτα. «Αν προσθέσουμε ξανά οξυγόνο, απλά θα συνεχίσουν τη δουλειά τους και θα το κάνουν εξίσου γρήγορα», λέει ο Dijk.
Εγκεφαλική δραστηριότητα
Για να κατανοήσουν καλύτερα τι συμβαίνει μέσα στον εγκέφαλο κατά τη συγκοπή, οι ερευνητές κατέγραψαν τη δραστηριότητα χιλιάδων νευρώνων από διάφορες περιοχές του εγκεφάλου σε ποντίκια χρησιμοποιώντας ηλεκτρόδια. Βρήκαν ότι η δραστηριότητα μειώθηκε σε όλες τις περιοχές του εγκεφάλου εκτός από μια συγκεκριμένη περιοχή στον υποθάλαμο, γνωστή ως PVC.
Όταν οι συγγραφείς ανέστειλαν/μπλόκαραν τη δραστηριότητα του PVC, τα ποντίκια παρουσίασαν μεγαλύτερα σε διάρκεια επεισόδια λιποθυμίας, ενώ η διέγερσή του έκανε τα ζώα να ξυπνήσουν και να αρχίσουν να κινούνται ξανά. Η ομάδα προτείνει ότι ένα συντονισμένο νευρωνικό δίκτυο που περιλαμβάνει NPY2R VSN και PVC ρυθμίζει τη λιποθυμία και την ταχεία ανάρρωση που ακολουθεί.
«Από κλινική άποψη, όλα αυτά είναι πολύ συναρπαστικά», λέει ο Richard Sutton, κλινικός καρδιολόγος στο Imperial College του Λονδίνου. Η ανακάλυψη των NPY2R VSN «δεν απαντά σε όλες τις ερωτήσεις αμέσως», προσθέτει, «αλλά νομίζω ότι μελλοντική έρευνα θα μπορούσε να απαντήσει σχεδόν τα πάντα».