Исследователи изучили, как соль влияет на кровоток в головном мозге
Первое в своем роде исследование, проведенное учеными Университета Джорджия, раскрывает удивительную новую информацию о взаимосвязи между активностью нейронов и кровотоком в глубине мозга, а также о том, как потребление соли (хлорид натрия, NaCl) влияет на мозг.
Когда нейроны активируются, это обычно приводит к быстрому увеличению кровотока в этой области. Эта взаимосвязь известна как нервно-сосудистая связь или функциональная гиперемия, и она возникает за счет расширения кровеносных сосудов в головном мозге, называемых артериолами. Функциональная визуализация магнитных ресурсов (фМРТ) основана на концепции сосудисто-нервного взаимодействия: эксперты ищут области слабого кровотока для диагностики заболеваний головного мозга.
Однако предыдущие исследования сосудисто-нервного взаимодействия были ограничены поверхностными областями мозга (такими как кора головного мозга), и ученые в основном изучали, как изменяется кровоток в ответ на сенсорные стимулы, поступающие из окружающей среды (например, зрительные или слуховые стимулы). Мало что известно о том, применимы ли те же принципы к более глубоким областям мозга, настроенным на стимулы, производимые самим телом, известные как интероцептивные сигналы.
Для изучения этой взаимосвязи в глубоких областях мозга междисциплинарная группа ученых во главе с доктором Хавьером Стерном, профессором нейробиологии, разработала новый подход, сочетающий хирургические методы и новейшую нейровизуализацию. Команда ученых сосредоточилась на гипоталамусе, глубокой области мозга, отвечающей за важные функции организма, включая питье, прием пищи, регулирование температуры тела и репродуктивную функцию. В исследовании, опубликованном в журнале Cell Reports, изучалось, как кровоток в гипоталамусе изменяется в ответ на потребление соли.
«Мы выбрали соль, потому что организму необходимо очень точно контролировать уровень натрия. У нас даже есть особые клетки, которые определяют, сколько соли в вашей крови», — сказал Хавьер Стерн. «Когда вы принимаете соленую пищу, мозг ощущает это и активирует ряд компенсаторных механизмов, чтобы снизить уровень натрия».
Организм делает это отчасти за счет активации нейронов, которые вызывают высвобождение вазопрессина, антидиуретического гормона, который играет ключевую роль в поддержании надлежащей концентрации соли. В отличие от предыдущих исследований, которые наблюдали положительную связь между активностью нейронов и повышенным кровотоком, исследователи обнаружили уменьшение кровотока, поскольку нейроны в гипоталамусе активировались.
«Полученные данные застали нас врасплох, потому что мы увидели сужение сосудов, которое является противоположностью тому, что большинство людей показывают в коре головного мозга в ответ на сенсорный стимул», — сказал Хавьер Стерн. «Снижение кровотока обычно наблюдается в коре головного мозга при таких заболеваниях, как болезнь Альцгеймера, после инсульта или ишемии».
Ученые назвала это явление «обратным нервно-сосудистым сцеплением» или уменьшением кровотока, которое вызывает гипоксию. Они также наблюдали другие различия: в коре головного мозга реакция сосудов на стимулы очень локализована, и расширение происходит быстро. В гипоталамусе реакция была диффузной и происходила медленно, в течение длительного периода времени.
«Когда мы едим много соли, уровень натрия у нас остается повышенным в течение длительного времени», — сказал Хавьер Стерн. «Мы считаем, что гипоксия — это механизм, который усиливает способность нейронов реагировать на длительную солевую стимуляцию, позволяя им оставаться активными в течение длительного периода».
Полученные данные поднимают интересные вопросы о том, как гипертония может повлиять на мозг. Считается, что от 50 до 60 процентов гипертонии зависит от соли и вызвано чрезмерным потреблением соли. Исследовательская группа планирует изучить этот механизм обратной нервно-сосудистой связи на животных моделях, чтобы определить, способствует ли он патологии солевой гипертензии. Кроме того, они надеются использовать свой подход для изучения других областей мозга и заболеваний, включая депрессию, ожирение и нейродегенеративные состояния.
«Если вы постоянно потребляете много соли, у вас будет гиперактивация нейронов вазопрессина. Этот механизм может затем вызвать чрезмерную гипоксию, которая может привести к повреждению тканей в головном мозге», — сказал Хавьер Стерн. «Если мы сможем лучше понять этот процесс, мы сможем разработать новые цели, чтобы остановить эту гипоксозависимую активацию и, возможно, улучшить результаты лечения людей с повышенным артериальным давлением, зависимым от соли».
Исследование было опубликовано в журнале Cell Reports.