Ученые из Израильского технологического института «Технион» обнаружили, что активация «системы вознаграждения» мозга значительно улучшает восстановление после инфаркта миокарда. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Cardiovascular Research.
В экспериментах на мышах с острым инфарктом миокарда стимуляция «системы вознаграждения», отвечающей за положительные эмоции и мотивацию, уменьшила рубцевание сердечной ткани, улучшила образование новых кровеносных сосудов и в итоге работу сердца.
«Система вознаграждения» активируется высвобождением дофамина в вентральной области покрышки (VTA) мозга. Активация дофаминергических нейронов VTA модулирует иммунную активность, воздействуя на симпатическую нервную систему. Один из ключевых механизмов этого эффекта — секреция печенью белка C3, компонента комплемента, играющего важную роль в иммунной системе.
Существующие методы стимуляции «системы вознаграждения» — фармакологические препараты, биологическая обратная связь и фокусированный ультразвук — могут улучшить результаты лечения инфаркта миокарда у людей. Биологическая обратная связь предполагает, что пациент получает информацию о своих физиологических показателях в режиме реального времени и может самостоятельно их корректировать.
Выводы, сделанные израильскими учеными, помогут разработать неинвазивные методы лечения, повышающие шансы на полное восстановление после сердечного приступа.
Мозг способен управлять иммунитетом
В лаборатории профессора психонейроиммунологии Аси Роллс в Технионе уже долгое время изучается влияние нервной системы на иммунные реакции. Ее исследования показали, что «система вознаграждения» мозга, участвующая в эффекте плацебо, также воздействует на иммунитет к бактериальным и опухолевым заболеваниям. Несколько лет назад группа Роллс обнаружила, что мозг запоминает прошлые иммунные реакции, как и воспоминания о вкусе еды, болевых ощущениях или каких-то других моментах нашей жизни: принцип хранения информации един для всех типов воспоминаний. Но эта же информация может быть использована мозгом и для повторного запуска заболеваний из прошлого, ведь мозг не просто реагирует на воспаление, но запоминает, а затем повторно воспроизводит эти реакции.
В эксперименте на мышах с колитом (воспаление кишечника) ученые обнаружили, что островковая кора головного мозга (InsCtx) хранит информацию об иммунных ответах. При воспалении у них активировались определенные нейроны InsCtx. После выздоровления исследователи с помощью хемогенетики повторно активировали эти нейроны, и болезнь возвращалась. В ходе эксперимента выяснилось, что эти же нейроны регулируют воспаление и в других органах брюшной полости, так как связаны с ними через автономную нервную систему.
Это открытие меняет наше представление о работе иммунной системы и открывает новые возможности управления ею через нервную систему. Кроме того, оно объясняет, как стресс и эмоции влияют на иммунитет, проливая свет на природу психосоматических заболеваний.
Ученые Техниона обобщили эти наблюдения в статье «Иммуноцепция: определение иммунитета, регулируемого мозгом», опубликованной в журнале Neuron. Они отметили, что мозг постоянно отслеживает и регулирует работу иммунной системы, формируя «иммунограмму» — карту ее состояния. Эта информация распределяется между нейронами мозга и клетками памяти в периферических тканях.
Иммуноцепция позволяет мозгу предсказывать угрозы иммунитету и запускать защитные реакции — врожденные (генетически обусловленные) или приобретенные (сформированные в результате опыта).
Концепция иммуноцепции согласуется с принципами биоэлектронной медицины, развивая модель воспалительного рефлекса. В статье в Nature группа американских учёных указывает на особую роль цитокинов — молекул, которые при воспалительных процессах активируют определенные нейроны блуждающего нерва. Эти нейроны передают информацию о воспалении в мозг, отправляющий уже ответные сигналы, регулирующие воспалительный процесс. Блокирование активности регулирующих нейронов в стволе мозга усиливает воспаление, а их стимуляция, наоборот, подавляет его.
Взаимосвязь мозга и тела всё больше удивляет ученых. Например, по данным недавних исследований, состав кишечной микрофлоры влияет на развитие болезни Паркинсона, а болезнь Альцгеймера и аутизм у детей также могут быть спровоцированы инфекциями. Все больше физиологических симптомов, которые раньше не связывали с нервной системой, оказываются связанными с ней. Например, нейроны, регулирующие температуру тела и аппетит, влияют на развитие лихорадки.
Появляются доказательства того, что и раковые опухоли используют нервные клетки для роста и распространения. Также в Nature опубликованы исследования о взаимодействии некоторых видов рака мозга с нейронами и нейронном пути, который может вызывать падение артериального давления и обмороки.
Ася Роллс отмечает: «Стимуляция системы вознаграждения мозга усиливает противоопухолевый иммунный ответ благодаря изменениям в костном мозге, где формируются иммунные клетки. В нашем исследовании на мышах с меланомой B-16 и карциномой легких Льюиса размер опухолей уменьшился на 50 %». При этом профессор подчеркивает, что пока это лишь модели, и переносить их результаты на людей нужно с осторожностью, но не факт, что такой метод подойдет для лечения всех видов рака. «Наш организм обладает инструментами для поддержания здоровья, но нужно научиться их активировать. Почему эти механизмы не срабатывают у больных самостоятельно — вопрос для дальнейшего изучения. Эта тема тесно связана с эффектом плацебо», — говорит она.
Эффект плацебо для борьбы с хронической болью
Недавнее исследование, опубликованное в журнале Current Biology, предлагает использовать эффект плацебо для борьбы с хронической болью. В ходе эксперимента ученые активировали у мышей с хронической нейропатической болью группу нейронов в миндалевидном теле. Обычно эти нейроны активируются анестетиками. Активацию проводили каждый раз, когда животное помещали в определенную клетку. Со временем мыши научились ассоциировать эту клетку со снижением боли и продолжали чувствовать облегчение даже без стимуляции нейронов. Это исследование — первое, демонстрирующее устойчивое облегчение хронической боли на основе эффекта плацебо, так как раньше при помощи него удавалось вызвать лишь временное облегчение.
«Результаты эксперимента подтверждают концепцию о существовании общего механизма действия лекарств и плацебо», — комментирует Фабрицио Бенедетти, нейробиолог из Медицинской школы Туринского университета. Руководитель этого исследования, нейробиолог Фань Ванг из Массачусетского технологического института, более двадцати лет изучает нейронные цепи, отвечающие за осязание, боль и анестезию.
В 2020 году она с коллегами из Университета Дьюка обнаружила группу нейронов в центральном миндалевидном теле, которые блокируют боль при активации анестезией. Стимуляция этих нейронов снимала острую и хроническую боль у мышей, а их подавление, наоборот, делало животных гиперчувствительными даже к легким прикосновениям. Ванг решила проверить, можно ли использовать эту нейронную схему для создания эффекта плацебо, связав активность нейронов с определенной обстановкой и облегчением боли.
Примечательно, что нейроны, подавляющие боль, не активировались, несмотря на снижение болевых ощущений. Ученые объясняют это настоящим эффектом плацебо. Более слабый эффект наблюдался и при введении морфина вместо нейростимуляции.
Бенедикт Альтер, анестезиолог из Питтсбургского университета, проводит параллель между исследованием Ванг и исследованиями открытого плацебо, когда пациенты знают, что принимают его, но все равно ощущают положительный эффект. Например, исследование 2021 года показало, что прием плацебо вместе с опиоидами после операции помогал снизить боль даже после их отмены.
Взаимодействие мозга, нервной системы и физического здоровья человека играет решающую роль в развитии заболеваний, имеющих психосоматическую природу. Понимание этих взаимосвязей открывает новые возможности для профилактики и лечения многих заболеваний. Это ещё раз подтверждает важность комплексного подхода к здоровью.
«Нервная система играет ключевую роль в развитии многих заболеваний, — говорит Дэвид Спилгел, директор Центра интегративной медицины Стэнфордского университета. — Понимание этих связей позволяет нам разрабатывать более эффективные методы лечения».
