Разработана биоинженерная технология восстановления блуждающего нерва с помощью мини-имплантата для защиты сердца от возрастных изменений

Новости МирТесен

Биоразлагаемый имплантат, использованный учеными для замены поврежденного ими же ранее блуждающего нерва, стал своеобразным проводником для новых нервных клеток. Благодаря этому сердце вновь обрело способность воспринимать сигналы от мозга. Восстановление иннервации предохранило сердечную мышцу от образования опасной рубцовой ткани и позволило ей эффективно осуществлять перекачку крови. Данная инновационная технология способна существенно улучшить процесс реабилитации пациентов после операций на сердце.

Сердце и мозг находятся в постоянном информационном обмене, ключевую роль в котором выполняет правый блуждающий нерв. Этот нерв функционирует как магистральный канал управления: он регулирует сердечный ритм, контролирует воспалительные процессы и защищает клетки миокарда от чрезмерных нагрузок. Пока эта взаимосвязь сохраняется, орган способен успешно адаптироваться к стрессовым ситуациям и поддерживать свою функциональность.

Все меняется в случаях, когда пациенту требуется проведение сложной хирургической операции на грудной клетке, например, трансплантация сердца или удаление новообразования. Для доступа к сердцу хирургам зачастую приходится пересекать нервные волокна. В результате сердце оказывается изолированным: оно продолжает сокращаться, однако теряет внешнее управление. Это состояние характеризуется как вегетативный дисбаланс. Отсутствие команд от нервной системы приводит к тому, что ткани испытывают окислительный стресс — основной фактор старения организма.

Потеря контроля над сердцем запускает каскад негативных процессов. На месте погибших клеток сердечной мышцы формируется плотная соединительная ткань. Развивается фиброз, что снижает эластичность органа и ускоряет его износ. В конечном итоге это может привести к сердечной недостаточности, даже если сама операция была выполнена без технических осложнений. Долгое время врачи успешно решали задачи, связанные с восстановлением анатомической структуры сердца, однако не имели возможности восстановить его нервные связи.

В новом исследовании, вышедшем в журнале Science Translational Medicine, благодаря совместным усилиям специалистов в области экспериментальной медицины и биоинженерии, была разработана методика восстановления поврежденных нервов. В качестве модели для тестирования технологии исследователи использовали карликовых домашних свиней, известных как минипиги, поскольку их сердечно-сосудистая система имеет много общих черт с человеческой.

В ходе исследования животным была проведена манипуляция, воспроизводящая травму, характерную для трансплантации: был произведен перерез правого блуждающего нерва. Для соединения разорванных участков нервной ткани хирурги имплантировали трубку из биоразлагаемого материала, представляющего собой смесь хитозана и поликапролактона. Эта трубка послужила своеобразным каркасом, обеспечивающим направление роста новых нервных волокон в правильном направлении.

Имплантированное устройство выступило в роли проводника для регенерации. Через этот канал проросло приблизительно 20% нервных волокон, что оказалось достаточным для восстановления передачи нервных импульсов. Парасимпатические волокна вновь восстановили связь с сердечной мышцей, обеспечив ее способность реагировать на сигналы головного мозга. Со временем имплант полностью рассосался, завершив свою задачу.

Восстановление нервной связи привело к значительному терапевтическому эффекту: у свиней, у которых был восстановлен нерв, уровень окислительного стресса в клетках вернулся к нормальным значениям. Сердечная мышца сохранила свою эластичность и функциональность, без признаков интерстициального фиброза, который наблюдался у животных из контрольной группы.

Результаты функциональных испытаний продемонстрировали успешное функционирование устройства на аппаратном уровне. Сердечная мышца минипигов, которым был имплантирован прибор, продолжала сокращаться с соблюдением анатомически правильной формы. Медицинский персонал не выявил признаков диссинхронии – патологического состояния, характеризующегося несогласованностью движений различных отделов желудочков. Эффективность работы насоса органа осталась без изменений, что подтвердило: правый блуждающий нерв выполняет роль фактора сохранения молодости сердечной мышцы.

Данная разработка вносит существенные коррективы в методы кардиоторакальной хирургии. Теперь у специалистов появилась возможность не только устранять уже возникшие проблемы, но и предотвращать их развитие. Восстановление нервных связей непосредственно во время хирургического вмешательства позволит защитить сердце от преждевременного старения, уменьшить вероятность возникновения осложнений и увеличить продолжительность жизни пациентов.