Khám phá "bộ não nhỏ" của trái tim: hệ thần kinh nội tại điều hòa hoạt động khi áp lực cao

Trái tim con người có thể phản ứng rất nhanh với các kích thích như chạy theo xe buýt, nhận tin sốc hay trải qua stress cùng cực, điều mà giới khoa học từ lâu cho rằng do bộ não điều khiển qua hệ thần kinh tự động. Tuy nhiên, nghiên cứu mới từ Đại học Yale, Mỹ, công bố trên tạp chí Cell, cho thấy trái tim sở hữu mạng lưới thần kinh nội tại quan trọng hơn nhiều so với tưởng tượng trước đây.

Hệ thần kinh tối nội tại của tim (Intrinsic Cardiac Nervous System - ICNS) gồm mạng lưới các neuron nằm trong và xung quanh tim, liên tục trao đổi tín hiệu với não bộ và tham gia điều hòa hoạt động nhịp tim. Dù được biết đến trong nhiều năm, cấu trúc và chức năng chính xác của ICNS vẫn là bí ẩn do số lượng neuron rất nhỏ, chiếm khoảng 0,01% tế bào trong mô tim, khiến việc nghiên cứu chi tiết trở nên khó khăn.

Để vượt qua giới hạn nghiên cứu, nhóm tiến sĩ Rui B. Chang đã dùng kỹ thuật chỉnh sửa gen trên chuột nhằm dễ dàng nhận diện neuron tim. Sử dụng phương pháp giải trình tự gen đơn bào, kết hợp hình ảnh 3D và các thí nghiệm chức năng, nhóm phát hiện hai nhóm neuron chính, mỗi nhóm đảm nhiệm vai trò quan trọng trong duy trì và bảo vệ trái tim.

Nhóm neuron đầu tiên, gọi là neuron Npy+, nhận tín hiệu chủ yếu từ dây thần kinh phế vị thuộc hệ thần kinh phó giao cảm, chịu trách nhiệm các chức năng "nghỉ ngơi và phục hồi" như giảm nhịp tim và hỗ trợ tuần hoàn động mạch vành. Khi loại bỏ neuron này ở chuột, con vật nhanh chóng phát triển suy tim dẫn đến tử vong.

Nhóm neuron thứ hai, neuron Ddah1+, tương tác với hệ thần kinh giao cảm, giúp tim đối phó với các tình huống đòi hỏi cao về thể chất hoặc tâm lý như tăng nhịp tim, tăng huyết áp và huy động năng lượng, từ đó duy trì ổn định điện tim và tránh đột tử trong điều kiện cực đoan.

Các neuron Ddah1+ được xác định đóng vai trò phòng vệ sinh học, giúp duy trì sự ổn định nhịp tim khi cơ thể chịu áp lực nặng từ stress thể chất hoặc tâm lý. Phát hiện này góp phần thay đổi quan điểm về ICNS, không chỉ là bộ phận điều chỉnh phụ mà còn là yếu tố cực kỳ quan trọng với sự sống còn và hiệu năng tim.

Báo cáo của nhóm nghiên cứu nêu rõ: "Hệ thần kinh nội tại tim không chỉ đóng vai trò điều chỉnh mà còn là thiết yếu cho hoạt động và sinh tồn của tim". Hai nhóm neuron này hoạt động như các mạch chuyên biệt, phụ trách chức năng riêng nhưng bổ trợ lẫn nhau trong đời sống tim mạch.

Phát hiện mở ra triển vọng cho các phương thức điều trị mới nhắm vào từng loại neuron dựa trên hiểu biết vững chắc về vai trò của chúng, đặc biệt trong các bệnh lý liên quan ICNS như rung nhĩ, suy tim và đột tử tim. Hiện nay, các kỹ thuật điều chỉnh thần kinh như phá hủy hoặc điều chỉnh các nhóm thần kinh lớn chưa phân biệt cụ thể các loại tế bào thần kinh.

Việc phân biệt rõ tính năng từng nhóm neuron trên hứa hẹn mang đến phương pháp điều trị chính xác hơn, giảm tác dụng phụ và cải thiện hiệu quả lâm sàng, hướng tới các liệu pháp điều chế thần kinh chuyên biệt. Điều này càng có ý nghĩa khi nhóm nghiên cứu phát hiện các gene đặc trưng của các neuron này cũng hiện diện trong neuron tim người, làm tăng khả năng áp dụng kết quả nghiên cứu trên người.

Nhà nghiên cứu Rui Chang chia sẻ: "Khả năng cơ chế tương tự tồn tại ở người rất có thể vì các dấu ấn di truyền như đã thấy trong neuron của chuột cũng được tìm thấy ở neuron tim người".

Công trình đánh dấu bước tiến quan trọng trong lĩnh vực sinh học tim mạch, đồng thời cung cấp nền tảng cho các nghiên cứu và cải tiến phương pháp điều trị tim trong tương lai gần.