Управлять своими внутренними органами, за исключением лёгких, человеку, не под силу – к сожалению, ведь такие способности могли бы значительно снизить частоту сердечно-сосудистых или гастроэнтерологических заболеваний, связанных с нарушением ритма или «застоем». Казалось бы, чего проще – приделать «ручку осознанной настройки» к путям автономной нервной системы, контролирующей эти процессы, и менять активность двух её «противостоящих» частей: симпатической и парасимпатической (есть ещё метасимпатическая, но её действие пока мало изучено).
Но пока эту работу за наше сознание неосознанно делает мозг, стимулирующий симпатические ветви, когда необходима мобилизация всех ресурсов, и парасимпатические для «отдыха и пищеварения».
Захари Вайл из Университета американского штата Огайо и его коллеги решили немного изменить эту «теорию противостояния», господствующую в учебниках:
на примере сердца джунгарского хомячка они обнаружили, что укорочение светового дня повышает тонус сразу обеих систем, оставляя внешний показатель – среднюю частоту биений — неизменной.
Это открытие, на первый взгляд, касающееся лишь «академических» физиологов, на деле имеет огромное прикладное значение: речь идёт о регуляции, ответственной, например, за большую частоту и тяжесть сердечно-сосудистых заболеваний зимой. Сердце до сих пор оставалось как раз классическим примером работы «теории противостояния», согласно которой повышение активности одной части вегетативной нервной системы неизбежно сопровождается понижением активности другой.
В нашем «вечном двигателе» есть структура, так называемый водитель ритма, который самостоятельно генерирует необходимое для сокращения возбуждение – электрический импульс, распространяющийся по всему сердцу по «ненервным» проводящим путям. Нервные окончания вегетативной нервной системы только меняют свойства водителя ритма и проводящей системы, сказываясь на главных показателях. Относящийся к парасимпатике блуждающий нерв, например, снижает частоту и силу сокращений, а симпатические нервы, наоборот, повышают эти показатели.
В случае с джунгарским хомячком Phodopus sungorus отдельные принципы регуляции сохраняются, но главная философская догма «противостояния» оказалась свергнутой.
В дикой природе этот зверёк живёт в районах (Сибирь, Северный Казахстан, Монголия), где продолжительность светлой части суток сильно меняется в течение года. В ту же категорию попадают все удалённые от экватора животные, в том числе большая часть человечества, но работать с хомяком в лаборатории проще.
Ранее учёные уже показали, зимой у него повышается как симпатический тонус, необходимый для расходования жира и поддержания температуры, так и парасимпатический тонус – для максимальной экономии энергии. Но как это сказывается на сердце, Вайл и соавторы публикации в Proceedings of the National Academy of Sciences выяснили впервые.
«Зимовку» они заменили изменением фотопериодичности – ключевого фактора в долгосрочной регуляции большинства систем организма.
Как ни странно, средняя частота сердечных сокращений оказалась одинаковой и у короткодневных зимних, и у длиннодневных летних «подопечных». Зато суточные колебания существенно различались: у зимних максимум частоты сердцебиений, до 180 уд/мин, приходился на конец дня и начало ночи, достигая 110-ударного минимума несколько раз за ночь. У летних ритм оказался более стабильным, с суточными колебаниями от 120 до 150 уд/мин и максимумом, приходящимся на середину светлой части суток.
Эксперименты с избирательной фармакологической блокадой подтвердили гипотезу о том, что у хомячков в условиях короткого дня активируются обе части вегетативной нервной системы, иннервирующие сердце.
Объяснения механизма и эволюционного смысла этого феномена пока остаются на уровне гипотез.
Если с половой системой, подавляемой зимой, всё более или менее понятно, то повышенная активность сердца может потребоваться только для поддержания температуры за счет усиления кровотока. Но зачем тогда стимулировать и парасимпатические ветви блуждающего нерва, ведь этого можно было бы добиться за счёт меньшей активации симпатики?
Именно за зимней двойной активацией и большим разбросом сердечного ритма могут крыться причины повышенной частоты и тяжести сердечно-сосудистых заболеваний в темное время года. И если ученым удастся разобраться в деталях связи тонуса вегетативной нервной системы и продолжительности суток, то ежегодные убытки в здоровье удастся минимизировать.