В нарушениях сна при заболеваниях сердца виноваты макрофаги

В норме циклы сна и бодрствования регулируются суточной выработкой мелатонина. Он синтезируется в эпифизе, и его синтез и секреция строго контролируются симпатическими нейронами, проекция которых идет из верхних шейных ганглиев (superior cervical ganglia, SCG). Эти ганглии также иннервируют сердце — отвечающие за это нейроны получают информацию от центральных симпатических ядер. При сердечных заболеваниях часто снижаются уровни мелатонина и нарушаются циркадные ритмы. Исследователи из Мюнхенского технического университета решили изучить механизмы, лежащие в основе этих изменений, и роль иннервации эпифиза в их развитии. 

Чтобы проверить, нарушается ли нейрональный контроль функций эпифиза при заболеваниях сердца, они исследовали посмертные образцы шишковидных желез у семи пациентов с сердечными заболеваниями и девяти людей из контрольной группы. После очистки тканей авторы окрасили их на маркерный фермент симпатических нейронов — тирозингидроксилазу. В тканях эпифиза от больных с нарушениями работы сердца была значительно снижена плотность аксонов.

Лежащие в основе этого клеточные механизмы авторы изучили на мышиной модели сердечного заболевания. Мышам сужали аорту, чтобы вызвать перегрузку левого желудочка давлением и его патологическую гипертрофию, добиваясь тем самым сердечной недостаточности (TAC-мыши). У таких животных спустя четыре недели после операции регистрировались низкие уровни мелатонина в плазме, а также нарушались параметры суточной ритмичности. 

Затем авторы получили трансгенных мышей с флуоресцентно-мечеными симпатическими аксонами. У животных, которым перегружали сердце давлением в течение четырех недель, снижалась плотность аксонов по сравнению с контролем. Это совпадало с результатами, полученными при исследовании эпифизов сердечных больных. Схожие эффекты денервации эпифиза были выявлены на мышиной модели сердечной недостаточности с сохраненной фракцией выброса. При этом клеточный состав эпифиза и область вокруг него оставались неизменными. Такой результат подтолкнул ученых проанализировать верхние шейные ганглии, из которых начинаются аксоны, иннервирующие шишковидную железу.

Морфометрический и гистопатологический анализ SCG, выделенных из TAC-мышей, выявил выраженную гипертрофию с увеличением ганглионарных объемов и обширные фиброзные рубцы в ганглиях, что свидетельствует об их значительном необратимом поражении. При исследовании образцов SCG, полученных при аутопсии 19 людей с заболеваниями сердца, авторы получили аналогичные результаты. Степень ганглиозного фиброза при этом коррелировала с уровнем ремоделирования миокарда.

Затем ученые оценили размер верхних шейных ганглиев с помощью ультразвука у пациентов с заболеваниями сердца. Исследование выявило их значительное увеличение, а также показало корреляцию между размером SCG и фракцией выброса, которая отражает функции сердца.

При помощи секвенирования РНК единичных клеток и ядер авторы идентифицировали пять основных типов клеток в шейных ганглиях. Одной из распространенных фракций оказались иммунные клетки, в частности макрофаги. 

Окрашивание криосрезов SCG антителами к маркеру макрофагов CD68 выявило значительное увеличение их количества у TAC-мышей. Также ученые оценили экспрессию Mtnr1a — маркера клеток, иннервирующих эпифиз, — посредством гибридизации in situ. Анализ показал, что у TAC-мышей число таких нейронов снижалось. Транскриптомный анализ SCG от пациентов с сердечными заболеваниями подтвердил значительную инфильтрацию ганглиев макрофагами и частичную утрату нейронов, иннервирующих шишковидную железу.

Чтобы подробнее исследовать роль макрофагов, авторы работы ингибировали их работу при помощи клодроната. Интраганглиональные инъекции этого препарата TAC-мышам значимо снижали количество макрофагов и предотвращали денервацию и дисфункцию эпифиза. На это указывала увеличенная плотность симпатических аксонов в эпифизе и повышенная концентрация мелатонина. 

Таким образом, ученые выяснили, что активированные макрофаги играют центральную роль в гибели симпатических нейронов. Эти данные объясняют механизм, за счет которого нарушается сон у сердечных больных. Результаты также указывают на то, что локальное ингибирование макрофагов может оказать терапевтический эффект, а следовательно, это потенциальная мишень для разработки терапии.

Здоровый сон снижает риск развития сердечно-сосудистых заболеваний