Czy można „zhakować” tętno?

Nasze serce nie pracuje w próżni – jego rytm jest ściśle kontrolowany przez układ nerwowy. W warunkach niedoboru tlenu – hipoksji – organizm naturalnie przyspiesza tętno, aby dostarczyć więcej tlenu do tkanek. Choć wiadomo, że w tym procesie kluczową rolę odgrywa układ współczulny – część autonomicznego układu nerwowego odpowiedzialna za reakcje „walcz lub uciekaj” – to wpływ układu przywspółczulnego, odpowiadającego za reakcje „odpocznij i traw”, pozostawał dotąd niejasny.

Nowe badanie, opublikowane na łamach czasopisma grupy Nature Scientific Reports, rzuca światło na tę kwestię. Artykuł, którego głównym autorem jest dr Piotr Niewiński oraz dr Stanisław Tubek, dr Krzysztof Nowak i prof. Piotr Ponikowski powstał przy współpracy zespołu badawczego z Instytutu Chorób Serca Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu oraz Uniwersyteckiego Szpitala Klinicznego im. Jana Mikulicza-Radeckiego we Wrocławiu. Naukowcy przeprowadzili nowatorskie badania nad wpływem tzw. parasympatycznej kardioneuroablacji (PCNA) – procedury medycznej redukującej aktywność nerwu błędnego, który odpowiada za spowalnianie pracy serca. Ich celem było sprawdzenie, w jakim stopniu osłabienie wpływu układu przywspółczulnego zmienia reakcję serca na niedobory tlenu.

Badanie: Jak wyłączyć „hamulec” serca?

Badanie przeprowadzono na grupie 11 pacjentów, u których zastosowano parasympatyczną kardiouneuroablację (PCNA) jako metodę leczenia nawracających omdleń wazowagalnych – schorzenia, w którym nadmierna aktywność nerwu błędnego powoduje nagłe zwolnienie akcji serca i spadek ciśnienia krwi, prowadząc do utraty przytomności. Nerw błędny jest częścią układu przywspółczulnego i pełni rolę „hamulca” dla serca – spowalnia jego pracę i pomaga utrzymać stabilność rytmu. Jego osłabienie może sprawić, że serce będzie biło szybciej i mniej elastycznie reagowało na zmiany w organizmie.

Aby ocenić, w jaki sposób zabieg wpływa na reakcję serca na niedobór tlenu, pacjentom przed i po PCNA wykonywano testy hipoksyjne. Hipoksja to stan, w którym organizm otrzymuje mniej tlenu, co może prowadzić do przyspieszenia tętna i zmian w funkcjonowaniu układu sercowo-naczyniowego. W ramach badania pacjenci wdychali azot, co na krótko obniżało poziom tlenu we krwi. W trakcie testów monitorowano kluczowe parametry, takie jak tętno, ciśnienie krwi, częstość oddechów oraz poziom nasycenia krwi tlenem, aby sprawdzić, jak serce dostosowuje się do nowych warunków.

Dodatkowo po każdym teście pacjentom podawano atropinę, która blokuje wpływ nerwu błędnego na serce. Dzięki temu naukowcy mogli precyzyjnie zmierzyć, jak duży wpływ ma układ przywspółczulny na regulację rytmu serca przed i po zabiegu. W ten sposób badacze analizowali nie tylko reakcję serca na niedobór tlenu, ale także wpływ PCNA na inne mechanizmy regulacji układu sercowo-naczyniowego.

Szczególną uwagę poświęcono czułości barorefleksu (cBRS), który odpowiada za utrzymanie stabilnego ciśnienia krwi. Działa on jak automatyczny regulator – gdy ciśnienie spada, serce przyspiesza, a gdy rośnie – zwalnia. Osłabienie tego mechanizmu może utrudniać organizmowi dostosowanie się do nagłych zmian ciśnienia, jak na przykład przy nagłym wstawaniu z pozycji leżącej.

Drugim kluczowym wskaźnikiem była zmienność rytmu serca (HRV), czyli naturalne wahania odstępów między kolejnymi uderzeniami serca. Wysoka HRV świadczy o zdrowym, elastycznym sercu, które dobrze dostosowuje się do różnych sytuacji, takich jak wysiłek czy stres. Niska HRV może natomiast sygnalizować problemy z układem nerwowym i sercowo-naczyniowym, zwiększając ryzyko zaburzeń rytmu serca.

Dzięki temu kompleksowemu podejściu naukowcy mogli ocenić, jak osłabienie działania nerwu błędnego wpływa na regulację pracy serca oraz czy zmniejszenie jego aktywności może prowadzić do długoterminowych konsekwencji dla zdrowia pacjentów.

Czy można „zhakować” tętno: podcast

Kliknij, by posłuchać!

Nowe spojrzenie na kontrolę rytmu serca

Najważniejszym wynikiem badania było potwierdzenie, że układ przywspółczulny odgrywa kluczową rolę w regulacji pracy serca w warunkach niedoboru tlenu. Do tej pory naukowcy przypuszczali, że głównym mechanizmem odpowiedzialnym za przyspieszenie tętna w hipoksji jest pobudzenie układu współczulnego, który działa jak gaz w samochodzie – zwiększa tempo pracy serca w odpowiedzi na stresujące warunki. Jednak wyniki badania wskazują, że to osłabienie układu przywspółczulnego, który działa jak hamulec, jest równie istotne w tym procesie.

Po zabiegu PCNA, który zmniejszył aktywność nerwu błędnego, zaobserwowano kilka istotnych zmian:

Serce słabiej reagowało na niedobór tlenu – w normalnych warunkach, gdy poziom tlenu spada, tętno naturalnie przyspiesza, aby zwiększyć dostarczanie tlenu do tkanek. Po PCNA efekt ten był znacznie mniej wyraźny, co oznacza, że osłabienie układu przywspółczulnego ograniczyło tę reakcję.

Zmniejszyła się zmienność rytmu serca (HRV) – co oznacza, że serce stało się mniej elastyczne w reagowaniu na zmieniające się warunki. Spadek HRV po PCNA sugeruje, że serce straciło część tej jak się wydaje istotnej zdolności adaptacyjnej.

Osłabieniu uległa wrażliwość barorefleksu (cBRS) – mechanizmu odpowiedzialnego za utrzymanie stabilnego ciśnienia krwi. Po zabiegu zdolność tego mechanizmu do szybkiego dostosowywania się została osłabiona, ale tylko w zakresie odpowiedzi dotyczącej częstości akcji serca.

Co ciekawe, maksymalne tętno po podaniu atropiny pozostało bez zmian, co oznacza, że układ współczulny – odpowiedzialny za przyspieszanie serca – nie został znacząco zmodyfikowany. Dodatkowo, gdyby to układ współczulny odpowiadał głównie za reakcję serca na hipoksję, zabieg PCNA nie powinien mieć dużego wpływu na ten proces. Tymczasem wyniki badania pokazują, że to wpływ układu przywspółczulnego jest kluczowym czynnikiem regulującym reakcję serca na niedobór tlenu. To odkrycie zmienia wcześniejsze założenia i sugeruje, że mechanizmy kontrolujące rytm serca są bardziej złożone, niż dotąd sądzono.

Czy zmiany w kontroli serca mogą być groźne?

Zabieg PCNA to potencjalnie skuteczna metoda leczenia omdleń wazowagalnych. U pacjentów z takimi epizodami omdleń procedura ta może przynieść znaczącą poprawę jakości życia, eliminując ryzyko nagłej utraty przytomności i jej potencjalnie niebezpiecznych konsekwencji, takich jak upadki czy urazy. Ponadto, PCNA może być rozwiązaniem dla osób, u których omdlenia nie reagują na standardowe metody leczenia, takie jak modyfikacja stylu życia, odpowiednie nawodnienie czy farmakoterapia.

Z drugiej strony, osłabienie kontroli nerwu błędnego nad sercem niesie pewne ryzyko, zwłaszcza w kontekście długoterminowych konsekwencji. Badanie wykazało, że po PCNA zmniejsza się zmienność rytmu serca (HRV) i wrażliwość barorefleksu (cBRS). HRV to naturalne wahania w rytmie serca, które świadczą o jego zdolności do dostosowywania się do różnych sytuacji – im są większe, tym lepiej. Obniżenie HRV sugeruje, że serce staje się mniej elastyczne i może gorzej dostosowywać się do pracy innych organów np. płuc (przyspieszenie tętna na wdechu i zwalnianie podczas wydechu) . Z kolei osłabienie czułości barorefleksu (cBRS) oznacza, że organizm gorzej radzi sobie z regulacją ciśnienia krwi, choć opisany mechanizm jest tylko jednym z wielu elementów, które je kontrolują. Co więcej, PCNA nie jest odpowiednia dla wszystkich pacjentów z bradykardią, czyli zwolnioną pracą serca. Procedura ta działa tylko w przypadkach, gdy za spowolnienie rytmu serca odpowiada nadmierna aktywność nerwu błędnego, a nie np. strukturalne uszkodzenie układu bodźco-przewodzącego serca.

– U pacjentów starszych, z chorobami takimi jak przewlekła niewydolność serca, zapalenie mięśnia sercowego czy choroba węzła zatokowego, problemem jest często sama struktura serca, a nie nadaktywność nerwu błędnego. W takich przypadkach PCNA nie przyniosłaby oczekiwanych rezultatów, a jedyną skuteczną metodą leczenia może być np. wszczepienie rozrusznika serca – wskazuje dr Niewiński.

Jak sprawdzić, czy pacjent kwalifikuje się do PCNA? Kluczowym testem przed zabiegiem jest podanie atropiny – substancji, która blokuje działanie nerwu błędnego, imitując efekt odnerwienia przywspółczulnego. Jeśli po podaniu atropiny tętno pacjenta wyraźnie wzrasta, oznacza to, że nerw błędny faktycznie odpowiada za spowolnienie pracy serca i PCNA może być skutecznym rozwiązaniem. Natomiast brak reakcji na atropinę sugeruje, że przyczyną problemu jest uszkodzenie samego serca, a nie nadmierna aktywność układu przywspółczulnego – w takim przypadku PCNA nie miałaby sensu.

– Brak reakcji na atropinę dyskwalifikuje pacjenta z zabiegu PCNA – wyjaśnia dr Niewiński.

Co dalej? Nowe pytania i przyszłe badania

Odkrycia wrocławskiego zespołu rzucają nowe światło na mechanizmy regulujące tętno w warunkach niedotlenienia. Potwierdzają, że układ przywspółczulny odgrywa kluczową rolę w reakcji serca na hipoksję, a zabieg PCNA może być skutecznym rozwiązaniem dla pacjentów cierpiących na omdlenia wazowagalne. Jednak, jak podkreślają badacze, wciąż pozostaje wiele pytań dotyczących długoterminowych konsekwencji tej procedury i jej wpływu na układ sercowo-naczyniowy.

Czy istnieje sposób na selektywne osłabienie wpływu nerwu błędnego bez negatywnego wpływu na HRV i cBRS? To jedno z najważniejszych pytań, jakie stawiają sobie naukowcy. Optymalnym rozwiązaniem byłoby częściowe osłabienie aktywności nerwu błędnego – na tyle, by zapobiec omdleniom, ale jednocześnie nie zaburzyć fizjologicznej regulacji rytmu serca.

– Widać więc, że optymalnie PCNA powinno jedynie częściowo zmniejszać aktywność nerwu błędnego, tak aby nieprawidłowości fizjologiczne były stosunkowo niewielkie, a skuteczność kliniczna – zachowana. Czy tak jest w rzeczywistości, odpowie kolejne badanie naszej grupy – wyjaśnia dr Niewiński

Jakie są długoterminowe konsekwencje PCNA dla pacjentów? To kolejne zagadnienie, które wymaga dalszych badań. Dotychczasowe doniesienia sugerują, że u niektórych pacjentów może dochodzić do długotrwałego zaburzenia regulacji tętna, co jest konsekwencją osłabienia funkcji nerwu błędnego.

– Kolejny artykuł opisujący długoterminowy, dwunastomiesięczny wpływ PCNA na układ autonomiczny serca jest w recenzji. Istnieją pojedyncze publikacje na ten temat sugerujące przewlekłe utrzymywanie się zaburzonej regulacji tętna, do której niezbędny jest prawidłowo funkcjonujący nerw błędny. Z drugiej strony jednak kosztem tych zaburzeń pacjenci są wolni od utrudniających codzienne funkcjonowanie i potencjalnie niebezpiecznych omdleń odruchowych – dodaje badacz.

Aby lepiej zrozumieć długofalowy efekt PCNA, zespół naukowców planuje dalsze badania, które będą analizować, jak głębokość odnerwienia przywspółczulnego wpływa na skuteczność kliniczną zabiegu.

– W kolejnej pracy chcemy pokazać związek głębokości odnerwienia przywspółczulnego ze skutecznością odległą pod względem klinicznym to jest z występowaniem omdleń. Planujemy również zastosowanie przezżylnej stymulacji nerwu błędnego do okołozabiegowej oceny skuteczności odnerwienia – tłumaczy dr Niewiński.

Jedno jest pewne – wyniki te pokazują, jak złożona jest regulacja pracy serca i jak wiele jeszcze mamy do odkrycia w tej dziedzinie. PCNA to obiecująca metoda leczenia, ale jej zastosowanie wymaga precyzyjnego dopracowania, aby zapewnić pacjentom maksymalne korzyści przy minimalnym ryzyku. Czy uda się znaleźć złoty środek między skutecznością a bezpieczeństwem tej metody? Kolejne badania wrocławskiego zespołu mogą przynieść odpowiedzi na kluczowe pytania i otworzyć nowe możliwości terapeutyczne w dziedzinie kardiologii interwencyjnej.

D. Sikora

FAQ: Czy można „zhakować” tętno?

Co to jest kardioneuroablacja przywspółczulna (PCNA) i dlaczego zastosowano ją w tym badaniu?

Kardioneuroablacja przywspółczulna (PCNA) to zabieg polegający na użyciu cewnika o częstotliwości radiowej w celu podgrzania i zniszczenia zwojów splotowatych (skupisk komórek nerwowych) znajdujących się w nasierdziowej tkance tłuszczowej serca. Selektywnie zmniejsza to wpływ przywspółczulnego układu nerwowego na serce. Jest to stosunkowo nowa metoda leczenia stanów takich jak omdlenia wazowagalne. W tym badaniu naukowcy wykorzystali PCNA jako model do zrozumienia fizjologicznych konsekwencji zmniejszonego wpływu nerwu błędnego na reaktywność częstości akcji serca (HR) na ostre niedotlenienie u ludzi, zapewniając wyjątkową okazję do zbadania tego związku bez mylących skutków ogólnej blokady przywspółczulnej za pomocą leków takich jak atropina.

Jaki wpływ miało PCNA na zmienność rytmu serca (HRV) i wrażliwość baroreceptorów serca (cBRS)?

Badanie wykazało, że PCNA prowadziło do głębokiej depresji zarówno zmienności rytmu serca (HRV), jak i wrażliwości barorefleksu sercowego (cBRS), nawet przy jedynie częściowej denerwacji przywspółczulnej. Wszystkie zmierzone wskaźniki HRV (SDNN, pNN50, moc w widmie LF i HF, SD1, SD2) były znacznie zmniejszone po PCNA. Podobnie, zarówno sekwencyjne, jak i spektralne metody oceny cBRS (liczba sekwencji, cBRS-seq, cBRS-αLF, cBRS-αHF) wykazały znaczny spadek po zabiegu, wskazując na zakłócenie reakcji serca na wahania ciśnienia krwi.

W jaki sposób stopień przywspółczulnego odnerwienia serca przekładał się na obserwowane zmiany w reaktywności tętna na niedotlenienie?

Naukowcy odkryli istotną dodatnią korelację między stopniem przywspółczulnego odnerwienia serca osiągniętym przez PCNA a względnym zmniejszeniem reaktywności tętna na niedotlenienie (nachylenie krzywej hHR). Oznacza to, że pacjenci z większym stopniem odnerwienia doświadczali bardziej znaczącego stępienia reakcji tętna na niskie poziomy tlenu, co dodatkowo potwierdza kluczową rolę układu przywspółczulnego w tym fizjologicznym odruchu.

Jakie są potencjalne implikacje kliniczne wyników badania dotyczących HRV i cBRS po PCNA?

Znaczące zmniejszenie HRV po PCNA jest godnym uwagi odkryciem, ponieważ zmniejszona HRV była wiązana ze zwiększonym ryzykiem wystąpienia niekorzystnych zdarzeń sercowo-naczyniowych. Chociaż HRV jest uważane za biomarker, a nie bezpośrednią przyczynę, jego zmniejszenie może odzwierciedlać niekorzystną nierównowagę autonomiczną. Zmniejszony cBRS sugeruje mniej skuteczne buforowanie wahań ciśnienia krwi przez serce, co może mieć również konsekwencje fizjologiczne i kliniczne, takie jak potencjalnie upośledzona zdolność do kompensacji nagłych spadków ciśnienia krwi. Konieczne są dalsze badania, aby w pełni zrozumieć długoterminowy wpływ kliniczny tych zmian po PCNA.

W jaki sposób ostre niedotlenienie zazwyczaj wpływa na częstość akcji serca i jaką rolę w tej reakcji odgrywa przywspółczulny układ nerwowy?

Ostra hipoksja, czyli stan obniżonego poziomu tlenu, zazwyczaj wywołuje wzrost częstości akcji serca (tachykardię) jako mechanizm homeostatyczny. Badanie to wykazało, że przywspółczulny układ nerwowy odgrywa znaczącą rolę w reakcji akcji serca na ostre niedotlenienie. Pacjenci poddani zabiegowi PCNA, skutkującemu częściową denerwacją przywspółczulną węzła zatokowego, wykazywali znacznie zmniejszoną reaktywność częstości akcji serca na eksperymentalnie wywołane niedotlenienie. Stopień tego zmniejszenia był proporcjonalny do stopnia odnerwienia przywspółczulnego serca, co sugeruje, że aktywność nerwu błędnego determinuje częstość akcji serca podczas ostrego niedoboru tlenu.

Czy PCNA wpływało na układ współczulny serca?

W badaniu nie znaleziono dowodów na to, że PCNA zmieniało aktywność układu współczulnego serca. Szczytowa częstość akcji serca osiągnięta po podaniu atropiny (która blokuje układ przywspółczulny) nie różniła się znacząco przed i po procedurze PCNA. Sugeruje to, że współczulne unerwienie węzła zatokowego pozostało niezmienione. Co więcej, zmienność skurczowego ciśnienia krwi (SBPV), która została wcześniej powiązana ze współczulną kontrolą częstości akcji serca, również nie uległa zmianie po PCNA.

Jaki był wpływ atropiny (blokera układu przywspółczulnego) na HRV i cBRS przed i po PCNA?

Przed PCNA podanie atropiny znacząco zmniejszyło wszystkie wskaźniki HRV i cBRS, naśladując efekty obserwowane po PCNA. Jednak po PCNA podawanie atropiny nie powodowało dalszego znaczącego zmniejszenia tych parametrów. Sugeruje to, że samo PCNA w znacznym stopniu zniosło wpływ układu przywspółczulnego na HRV i cBRS, a resztkowe efekty podania atropiny po PCNA były minimalne, ponieważ aktywność przywspółczulna została już znacznie zmniejszona przez procedurę ablacji.

Jakie są ograniczenia tego badania i obszary przyszłych badań?

W badaniu uwzględniono kilka ograniczeń. W badaniu nie zastosowano beta-blokerów w celu izolacji odpowiedzi układu współczulnego, głównie ze względów bezpieczeństwa związanych z wyjściowo niskim tętnem uczestników. Badanie koncentrowało się na ostrym niedotlenieniu, więc wyniki mogą nie przekładać się bezpośrednio na skutki długotrwałego niedotlenienia, na przykład na dużych wysokościach. Dodatkowo, nie przeprowadzono bezpośrednich inwazyjnych pomiarów aktywności współczulnej za pomocą mikroneurografii. Przyszłe badania mogłyby zbadać długoterminowy wpływ PCNA na funkcje autonomiczne, w tym możliwość reinerwacji przywspółczulnej, a także dokładniej określić profil ryzyka i korzyści tej procedury poza jej skutecznością w leczeniu omdleń, szczególnie w odniesieniu do obserwowanego zmniejszenia HRV i cBRS.