Восстановленный с помощью хитозана блуждающий нерв защитил сердце минипигов

Итальянские ученые разработали метод восстановления иннервации сердца от правого блуждающего нерва: перерезанный нерв соединили с сердцем с помощью манжетоподобного имплантируемого проводника из хитозана и поликапролактона. Такой подход позволил сохранить механическую функцию сердца у взрослых минипигов и предотвратить раннее ремоделирование сердца. Результаты эксперимента опубликованы в журнале Science Translational Medicine.

Правый блуждающий нерв служит ключевым парасимпатическим регулятором сердечной деятельности. Экспериментальные исследования показывают, что его стимуляция тормозит прогрессирование сердечной недостаточности независимо от изменений частоты сердечных сокращений. Поэтому восстановление связи правого блуждающего нерва с сердцем может быть эффективным в случаях полной денервации — при трансплантации сердца, удалении пищевода и удаления правосторонних опухолей блуждающего нерва. При этом перерезка правого блуждающего нерва связана со снижением толерантности к физической нагрузке из-за вегетативного дисбаланса.

На сегодняшний день терапевтический потенциал внутригрудного восстановления правого блуждающего нерва остается практически неизученным. Известно, что парасимпатическая реиннервация после двусторонней ваготомии остается неполной, и для ее восстановления требуются годы.

Чтобы преодолеть эти проблемы, команда исследователей под руководством Винченцо Лионетти (Vincenzo Lionetti) из Школы перспективных исследований Святой Анны разработала и напечатала на 3D-принтере биоразлагаемый манжетоподобный проводник, состоящий из пористой матрицы из хитозана, в которую встроена сетка из поли-ε-капролактона. Хорошо известен поддерживающий эффект хитозана в соединении нервных волокон, а сетка обеспечивает устойчивость к сжатию и прочность, тем самым повышая долговременную структурную целостность.

Для проверки эффективности такого подхода ученые перерезали правый блуждающий нерв в области сердца взрослым минипигам. Через четыре месяца у таких животных наблюдалось снижение глобального радиального напряжения миокарда левого желудочка и глобальное кольцевое напряжение. При этом у минипигов, которым связь между правым блуждающим нервом и сердцем восстановили с помощью разработанной манжеты, эти изменения были значительно меньше. В целом, сократительная функция левого и правого желудочков с течением времени оставалась более сохранной в группе экспериментальных животных.

У животных из контрольной группы уже через десять дней после перерезки правого блуждающего нерва развилось смещение, или отскок, межжелудочковой перегородки в сторону правого желудочка. Такое аномальное движение перегородки нарушает синхронизированное расслабление желудочков и может свидетельствовать о нарушении наполнения левого желудочка. У минипигов после восстановления иннервации не наблюдалось отскока перегородки ни в один из моментов времени. Гистологический анализ показал, что спустя четыре месяца на пересеченных культях блуждающего нерва, помещенных в разработанную манжету, сформировался нервный мостик. Окрашивание нейрофиламентов подтвердило жизнеспособность пучков как в проксимальных, так и в дистальных культях. Восстановленные нервы сохранили физиологическое расположение пучков, аналогичное интактному контролю. Кроме того, в сердце животных из экспериментальной группы сохранялась нормальная симпатическая и парасимпатическая иннервации.

Маркеры окислительного стресса, клеточного старения и воспаления были повышены в дисфункциональных областях сердца у животных из контрольной группы. Количественный протеомный анализ, а также другие молекулярные исследования показали, что у минипигов с восстановленной иннервацией наблюдается значительно меньше признаков раннего ремоделирования сердца по сравнению с минипигами из контрольной группы.

По мнению ученых, это исследование предоставляет убедительные доказательства того, что раннее восстановление иннервации сердца правым блуждающим нервом с помощью манжетоподобного проводника из хитозана и поликапролактона предотвращает сердечную дисфункцию. Такой подход позволяет сохранить парасимпатическую иннервацию и снизить интенсивность ремоделирования на молекулярном уровне. В дальнейшем клинические испытания должны затронуть трансплантации сердца, где повторное подключение донорского сердца к правому блуждающему нерву может восстановить парасимпатическую кардиопротекцию и улучшить результаты пересадки.

В последнее время врачи все чаще интересуются, как воздействие на блуждающий нерв может помочь при различных заболеваниях. Недавно Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств США одобрило к применению при ревматоидном артрите имплантируемое устройство для электростимуляции блуждающего нерва, а команда ученых из трех стран показала, что стимуляция блуждающего нерва может эффективно дополнять лечение тяжелой депрессии.