Сердце человека заполняется кровью эффективнее, чем у других приматов

Сердца млекопитающих устроены схожим образом: два предсердия и два желудочка, полностью разделенные перегородками. Однако существуют тонкие анатомические различия даже между близкородственными видами. Ранее международная группа ученых обнаружила разницу в строении стенки левого желудочка (ЛЖ) человека и шимпанзе Pan troglodytes — видов, принадлежащих к семейству гоминид Hominidae. Перекладины миокарда, называемые трабекулами, были ярче выражены в желудочке шимпанзе, чем человека. Поскольку строение и функция живых систем тесно взаимосвязаны, исследователи предположили, что сердце человека претерпевало изменения в ходе адаптации к особым метаболическим и терморегуляторным потребностям организма.

Чтобы проверить гипотезу, ученые провели обширный сравнительный анализ структуры левого желудочка представителей семейства гоминид. Для этого при помощи УЗИ авторы визуализировали сердца 242 шимпанзе (Pan troglodytes), 28 орангутанов (Pongo), 14 горилл (Gorilla gorilla), 7 бонобо (Pan paniscus) и 34 людей (Homo sapiens). Дополнительно изучили рисунок трабекул в сердцах шимпанзе, полученных посмертно.

Трабекулы хорошо выражены в стенке ЛЖ не только шимпанзе, но и других обезьян. По мнению авторов работы, такое строение органа было унаследовано ими от предка гоминид. Вероятно, образование трабекул обеспечивает сокращение нагрузки на стенку камеры: число мышечных перегородок было максимальным в области верхушки желудочка, где давление могло быть выше из-за тонкого слоя миокарда. Сердечная мышца человека, напротив, обладала более компактной структурой, из-за чего внутренняя поверхность ЛЖ была ровнее. Ученые отметили, что утрата трабекул могла произойти до выделения людей в самостоятельную ветвь, поскольку число трабекул варьировало среди обезьян и было выше у орангутанов. Однако для точного заключения понадобятся дополнительные исследования с большим числом испытуемых.

Чтобы проверить, связаны ли особенности строения с функцией, авторы изучили характеристики сокращения и расслабления левого желудочка разных гоминид. Известно, что в ходе сердечного цикла ЛЖ совершает уникальное движение: при сокращении спирально скручивается и возвращается в исходное положение при расслаблении. Скорость этих движений, как и их смены (ротация) была значительно ниже среди обезьян. Взаимосвязь функциональных характеристик левого желудочка и содержания трабекул была достоверной у всех видов, включенных в исследование. Ссылаясь на научную литературу, авторы предположили, что расположение клеток миокарда, более хаотичное в составе трабекул, могло опосредовать наблюдаемую взаимосвязь.

Также ученые обнаружили межполовые различия в анатомии и функции сердца шимпанзе. В частности, у самцов в области верхушки ЛЖ было выше содержание трабекул, что могло защитить стенку камеры из-за скачков кровяного давления во время приступов агрессии. Одновременно функциональные показатели сердца были ниже, чем у самок, что соответствовало закономерности, установленной для разных видов гоминид.

По мнению авторов работы, прямохождение и увеличение размеров мозга в ходе эволюции человека повысили потребность в энергии и, как следствие, в более интенсивном обмене веществ и регуляции температуры тела. В свою очередь, это оказало избирательное давление на сердце в направлении более эффективного наполнения камер кровью и ее поступления в круги кровообращения.

Сердце голого землекопа защищено от ишемии