В змеином сердце нашли источник ритма

Клетки, задающие ритм сердцу змей, собраны у них в компактную структуру рядом с одним из сердечных клапанов.

Сердце бьётся благодаря особым мышечным волокнам, которые собраны в несколько узлов и пучков и все вместе образуют проводящую систему сердца. Эти атипичные мышечные волокна генерируют возбуждение, которое распространяется на всю сердечную мышцу. Проводящая система задаёт ритм и последовательность сокращений предсердий и желудочков, и начинается здесь всё с синоатриального узла, расположенного у входа верхней полой вены в правое предсердие. Клетки синоатриального узла называют пейсмейкерными, поскольку именно от них зависит, начнёт ли сердце биться чаще или медленнее.

Но сердце бьётся у всех живых существ, у которых оно есть, и, значит, пейсмейкеры-ритмоводители должны быть и в других сердцах, сколь бы просто они ни были устроены. Сердечно-сосудистая система впервые появляется у беспозвоночных животных, и у большинства из них движение крови обеспечивается более или менее ритмичной пульсацией стенок сосудов. Клетки, задающие ритм этой пульсации, расположены неупорядоченно. Пейсмейкер сердца рыб выглядит уже как оформленное кольцо, окружающее основания створок синоатриального клапана, который отделяет предсердие от венозного синуса.

До последнего времени среди позвоночных оставалась большая группа животных, про которых вообще почти не было понятно, где в их сердце рождается ритм — это рептилии. Только недавно сотрудникам Московского государственного университета вместе с коллегами из Орхусского университета удалось выяснить местонахождение и особенности работы ритмоводителя сердца у змей. Исследователи изучали тигровых питонов; в статье в Journal of Experimental Biology говорится, что пейсмейкер у них выглядит как достаточно компактная структура в основании правой створки синоатриального клапана. В определённых условиях, например, под воздействием нейромедиаторов ацетилхолина и норадреналина, задавать ритм начинают и другие участки сердечной мышцы вблизи того же синоатриального клапана.

В целом пейсмейкер сердца питона по своей организации занимает промежуточное положение между синоатриальным узлом млекопитающих и кольцевым пейсмекером сердец рыб. Это подтверждает гипотезу, что ритмоводители сердца эволюционировали от диффузно расположенных пейсмейкерных клеток к анатомически оформленной компактной структуре.

Скорее всего, у других змей сердечный ритмоводитель устроен так же, как у питонов, но вот насчёт остальных рептилий всё же остаются вопросы. Особенный интерес тут представляют черепахи и крокодилы (напомним, что если у большинства рептилий сердце трёхкамерное, и в желудочке есть неполная перегородка, то у крокодилов оно четырёхкамерное — желудочек у них разделён на две части полностью, хотя в перегородке у них есть отверстие, позволяющее отчасти смешиваться венозной и артериальной крови). Зная эволюцию органов — в данном случае сердца — у разных групп животных, можно лучше понять устройство тех же самых органов у человека и, в перспективе, лучше понять, как справляться с их болезнями.

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда.

По материалам пресс-службы МГУ