Kluczowa rola snu w regeneracji serca

Badania pokazują, że sen łagodzi stany zapalne serca i przyspiesza powrót do zdrowia po zawale serca poprzez regulację szlaków odpornościowych i nerwowych.

W niedawnym badaniu opublikowanym w czasopiśmie Nature naukowcy zbadali wpływ snu na stan zapalny i rekonwalescencję po zawale serca. U myszy i ludzi stwierdzono, że sen zmniejsza stan zapalny w sercu poprzez rekrutację monocytów do mózgu i ograniczenie aktywności nerwów współczulnych w sercu.

Połączenie mózgu i serca

Mózg i serce są ściśle połączone i oddziałują na siebie poprzez sygnały immunologiczne i ścieżki neuronowe, aby utrzymać zdrowie. Sen jest szczególnie ważny dla zdrowia układu sercowo-naczyniowego, ponieważ słaba jakość snu i jego brak mogą zwiększać ryzyko zawałów serca.

Aktualne badania sugerują, że mózg reguluje zdrowie serca podczas snu poprzez złożone szlaki nerwowe i immunologiczne. Na przykład sygnały z podwzgórza wpływają na aktywność komórek odpornościowych i postęp choroby sercowo-naczyniowej.

Naczynia krwionośne, które transportują tlen z serca, są również niezbędne do przekazywania informacji o stanie fizjologicznym serca do mózgu. Pomimo znacznej liczby badań nad zaburzeniami snu u pacjentów z chorobami serca, wpływ urazu serca na sen, a także wzajemne skutki zmienionego snu na powrót serca do zdrowia, pozostają w dużej mierze niezbadane.

W badaniu na ludziach naukowcy przeanalizowali tkankę mózgową od dawców, którzy przeszli zawał mięśnia sercowego w ciągu dwóch tygodni od śmierci. Osoby z historią chorób neurodegeneracyjnych, urazów mózgu, raka lub udaru zostały wyłączone z analizy. Próbki ludzkiej tkanki zostały zabarwione na CCR-2 (receptor chemokiny CC) i CD68 (klastry różnicowania 68).

Aby ocenić sen, naukowcy przyjrzeli się 78 pacjentom, którzy brali udział w niemieckim badaniu osób z ostrym zespołem wieńcowym. Pacjenci, którym przepisano leki nasenne lub którzy mieli zaburzenia snu, zostali wykluczeni z analizy.

Grupę poddano koronarografii i pomiarom frakcji wyrzutowej za pomocą echokardiografii. Jakość snu pacjentów oceniano również za pomocą Pittsburgh Mini-Sleep Scale, która mierzy czas trwania snu, latencję, zaburzenia i ogólną jakość.

Przeprowadzono również randomizowane kontrolowane badanie krzyżowe, aby zbadać, jak chroniczne pozbawienie snu wpływa na programowanie komórek odpornościowych. Uczestnicy byli narażeni na odpowiednie i ograniczone warunki snu przez sześć tygodni, po czym pobrano próbki krwi do analizy.

Zawał mięśnia sercowego wywołano u myszy poprzez podwiązanie przedniej zstępującej tętnicy wieńcowej w znieczuleniu. Po wyzdrowieniu myszy z zawału mięśnia sercowego umieszczono je w komorze fragmentacji snu. Myszom wszczepiono również elektroencefalogram (EEG) i elektromiografię (EMG) w celu monitorowania.

Próbki szpiku kostnego, krwi, serca i mózgu pobrano od myszy do analizy cytometrii przepływowej i immunobarwienia. Biomarkery osocza i białka tkankowe związane z funkcją serca i mózgu mierzono za pomocą immunoanaliz i analizy RNA, w tym ilościowej reakcji łańcuchowej polimerazy (qPCR) i sekwencjonowania RNA pojedynczej komórki (scRNAseq).

Uszkodzenia układu sercowo-naczyniowego, takie jak zawał mięśnia sercowego, wydłużają czas trwania snu wolnofalowego u myszy, co zaburza ich naturalne wzorce snu, co sugeruje istnienie związku między regulacją snu i odpowiedzią immunologiczną po zdarzeniach sercowych.

Myszy z urazem układu sercowo-naczyniowego miały dłuższe okresy snu wolnofalowego i skrócony sen z szybkimi ruchami gałek ocznych (REM). W przypadku zawału mięśnia sercowego wydłużony czas snu trwał ponad tydzień, wraz ze zmniejszonym poziomem aktywności i niższą temperaturą ciała.

Sygnały odpornościowe we krwi aktywowały mikroglej w mózgu po zawale mięśnia sercowego. Podwyższone poziomy interleukiny-1β (IL-1β) aktywują aktywność mikrogleju i powodują zwiększoną odpowiedź chemokinową, zwiększając w ten sposób rekrutację komórek odpornościowych do mózgu.

Analiza cytometrii przepływowej wykazała również napływ monocytów do różnych obszarów mózgu, takich jak splot naczyniówkowy, komora trzecia i wzgórze, w ciągu 24 godzin od zawału mięśnia sercowego. Monocyty te mogą uwalniać sygnały, które zwiększają sen wolnofalowy, co, jak wykazano, wspomaga proces gojenia.

Hamowanie wnikania monocytów do mózgu za pomocą antagonistów CCR2 zapobiegło zmianom snu u myszy. Zatem CCR2 odgrywa kluczową rolę w odpowiedzi immunologicznej, która wpływa na sposób, w jaki mózg i ciało regulują sen po zdarzeniu sercowym.

Monocyty związane z zawałem mięśnia sercowego wyrażały sygnaturę czynnika martwicy nowotworu (TNF), której nie było w normalnych monocytach we krwi. Ponadto blokowanie aktywności TNF w mózgu przywróciło normalne wzorce snu.

Wyniki badania pokazują, że po zawale mięśnia sercowego sygnały immunologiczne za pośrednictwem monocytów TNF aktywują specyficzne neurony we wzgórzu, co wydłuża czas trwania snu wolnofalowego. Obserwacje te dostarczają nowych dowodów na to, w jaki sposób odpowiedzi immunologiczne po zdarzeniach sercowych mogą wpływać na wzorce snu, które utrudniają gojenie i powrót do zdrowia.