Il cuore ha un “mini-cervello” che controlla il battito cardiaco

Si è a lungo pensato che il cuore fosse controllato esclusivamente dal sistema nervoso autonomo, che trasmette segnali dal cervello. La rete neurale del cuore, che è incorporata negli strati superficiali della parete cardiaca, è stata considerata una struttura semplice che trasmette i segnali dal cervello.

Tuttavia, recenti ricerche suggeriscono che abbia una funzione più avanzata di questa.

Lo studio intitolato “Decodifica dell’eterogeneità molecolare, cellulare e funzionale del sistema nervoso intracardiaco del pesce zebra” è stato pubblicato su Nature Communications il 4 dicembre 2024.

Controllo del battito cardiaco

Gli scienziati hanno ora scoperto che il cuore ha un suo complesso sistema nervoso, fondamentale per controllarne il ritmo.

“Questo ‘piccolo cervello’ ha un ruolo fondamentale nel mantenimento e nel controllo del battito cardiaco, in modo simile a come il cervello regola le funzioni ritmiche come la locomozione e la respirazione”, spiega Konstantinos Ampatzis, ricercatore principale e docente presso il Dipartimento di Neuroscienze del Karolinska Institutet, Svezia, che ha guidato lo studio.

I ricercatori hanno identificato diversi tipi di neuroni nel cuore che hanno funzioni diverse, tra cui un piccolo gruppo di neuroni con proprietà pacemaker. La scoperta sfida la visione attuale su come viene controllato il battito cardiaco, il che potrebbe avere implicazioni cliniche.

Simile al cuore umano

“Siamo rimasti sorpresi nel vedere quanto sia complesso il sistema nervoso all’interno del cuore”, afferma Ampatzis. “Una migliore comprensione di questo sistema potrebbe portare a nuove intuizioni sulle malattie cardiache e aiutare a sviluppare nuovi trattamenti per patologie come le aritmie”.

Lo studio è stato condotto su zebrafish, un modello animale che mostra forti somiglianze con la frequenza cardiaca umana e la funzione cardiaca complessiva. I ricercatori sono stati in grado di mappare la composizione, l’organizzazione e la funzione dei neuroni all’interno del cuore utilizzando una combinazione di metodi come il sequenziamento dell’RNA a cellula singola, studi anatomici e tecniche elettrofisiologiche.

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Spiegano gli autori:

“Mantenere l’omeostasi cardiovascolare è fondamentale per la sopravvivenza degli animali. Pertanto, la gittata cardiaca deve essere rapidamente regolata per soddisfare le richieste di perfusione sanguigna del tessuto. Le interazioni complesse tra i componenti parasimpatici e simpatici del sistema nervoso autonomo (SNA) mantengono l’omeostasi cardiovascolare esercitando effetti opposti su tutti gli indici funzionali cardiaci (cronotropia, dromotropia, inotropia e lusitropia). L’innervazione del cuore è complessa e compromessa dai componenti cardiaci centrali, extracardiaci e intrinseci dell’SNA. Il sistema nervoso intracardiaco (IcNS), che è incorporato negli strati superficiali della parete cardiaca, è stato a lungo considerato una semplice struttura postganglionare parasimpatica che trasmette informazioni efferenti centrali. Tuttavia, negli ultimi decenni, gli studi hanno iniziato a scoprire l’intricata organizzazione strutturale e funzionale dell’IcNS. Di conseguenza, è stato proposto come l‘hub finale definitivo per l’integrazione del segnale nel sistema nervoso autonomo cardiaco, il che ha portato all’idea che agisca come il “piccolo cervello” del cuore. A supporto di questo modello, l’IcNS coinvolge un cluster interconnesso di diversi neuroni parasimpatici e simpatici, neuroni sensoriali, interneuroni regolatori locali e neuroni motori che svolgono un ruolo fondamentale nel controllo neurale locale delle prestazioni cardiache in assenza di input dal sistema nervoso centrale. Sebbene l’IcNS contribuisca a diversi parametri cardiaci come la contrattilità cardiaca, la frequenza e la velocità di conduzione, la sua capacità ritmica rimane poco chiara“.

Nuovi obiettivi terapeutici

“Continueremo ora a studiare come il cervello del cuore interagisce con il cervello vero e proprio per regolare le funzioni cardiache in diverse condizioni, come esercizio fisico, stress o malattia”, afferma Ampatzis. “Puntiamo a identificare nuovi obiettivi terapeutici esaminando come le interruzioni nella rete neuronale del cuore contribuiscono a diversi disturbi cardiaci“.

Lo studio è stato condotto in stretta collaborazione con i ricercatori della Columbia University, negli Stati Uniti.

Fonte:Nature Communications