Сотрудники биологического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова при участии зарубежных коллег установили точное расположение пейсмекера — структуры, задающей сердечный ритм, — у тигрового питона и описали особенности его работы. Результаты исследования, которое проходило в рамках НОШ МГУ «Молекулярные технологии» при поддержке Российского научного фонда, были опубликованы в Journal of Experimental Biology.
Данные об устройстве разных живых 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 – это существенный пробел, из-за которого нельзя составить целостную картину эволюции структурно-функциональной организации сердец позвоночных животных, — рассказывает 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.
Пока неясно, насколько сходно со змеями устроены пейсмекеры сердец других основных групп рептилий — особый интерес для ученых в этом смысле 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, — подытоживает 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».
Кстати
Ранее научный коллектив под руководством Дениса Абрамочкина выяснил, что загрязнение вод нефтепродуктами может вызвать у рыб аритмию вплоть до летального исхода.
По информации МГУ им. Ломоносова.
На главном фото: Изолированное сердце питона // Денис Абрамочкин, биологический факультет МГУ
