心臓は単なるポンプではない—「心臓のミニ脳」の発見がもたらす新たな可能性
スウェーデンのカロリンスカ研究所とコロンビア大の研究チームが、心臓には独自の「ミニ脳」ともいえる神経系が存在し、拍動の制御に重要な役割を果たしていることを発見しました。この神経系は、従来考えられていたよりもはるかに多様で複雑であることが判明し、心疾患の新たな治療法開発につながる可能性があると期待されています。この研究は、ゼブラフィッシュをモデル動物として使用し、2024年12月4日付でオープンアクセスジャーナル『Nature Communications』に掲載されました。論文タイトルは「Decoding the Molecular, Cellular, and Functional Heterogeneity of Zebrafish Intracardiac Nervous System（ゼブラフィッシュの心臓内神経系の分子的・細胞的・機能的多様性の解読）」です。
従来の心臓制御の概念を覆す発見
これまで、心臓の拍動は自律神経系によって制御されていると考えられていました。自律神経系は脳からの信号を心臓に伝え、拍動のリズムを調整します。そのため、心臓に存在する神経系は単なる信号の中継装置と見なされていました。
しかし、本研究により、心臓には独立した高度な神経ネットワークが存在し、単なる信号伝達以上の役割を担っていることが明らかになりました。
心臓の拍動を制御する「ミニ脳」
研究チームは、心臓内に存在するさまざまな種類の神経細胞を特定しました。その中には、ペースメーカー機能を持つ特殊なニューロンの小集団も含まれており、これまでの心拍制御の概念に挑戦する新たな知見となりました。
研究を主導したカロリンスカ研究所 神経科学部のコンスタンティノス・アンパツィス博士（Konstantinos Ampatzis, PhD）は次のように述べています。
「この『ミニ脳』は、心拍の維持と制御において重要な役割を果たしています。これは、脳が呼吸や歩行といったリズム機能を制御するのと同じような仕組みであると考えられます。」
この発見は、心臓の拍動制御に関する従来の常識を覆すものであり、医学的にも大きな影響を与える可能性があります。
ゼブラフィッシュの心臓はヒトの心臓と似ている
「心臓に神経系がある」と聞くと驚くかもしれませんが、研究チームはこの発見をゼブラフィッシュを用いて実証しました。ゼブラフィッシュは、ヒトの心拍数や心機能と類似した特徴を持つため、心血管研究のモデル動物として広く利用されています。
研究では、以下の高度な技術を組み合わせることで、心臓内の神経ネットワークを詳細に解析しました。
シングルセルRNAシーケンシング（Single-cell RNA sequencing）
個々の神経細胞の遺伝子発現プロファイルを解析
解剖学的研究（Anatomical studies）
心臓の神経細胞の配置や構造を詳細にマッピング
電気生理学的技術（Electrophysiological techniques）
心臓内のニューロンの機能と役割を調査
この研究により、心臓の神経系が単なる信号の中継ではなく、心拍の微調整に関与していることが証明されました。
心疾患治療への新たな展開—「心臓の脳」を標的とした新たな治療法の可能性
今回の研究結果は、不整脈などの心疾患に対する新たな治療法の開発につながる可能性があります。
アンパツィス博士は次のように述べています。
「私たちは今後、心臓の神経系が脳とどのように連携して心機能を調整しているのかをさらに詳しく調べていきます。特に、運動時、ストレス時、または病気の際に心臓の神経ネットワークがどのように変化するのかを明らかにする予定です。」
研究チームの最終的な目標は、心臓の神経ネットワークの異常がどのように心疾患を引き起こすのかを特定し、新たな治療標的を見つけることです。
今後の展望
この研究により、心臓が単なるポンプではなく、高度な神経制御システムを持つ臓器であることが明らかになりました。今後の研究で以下のようなテーマが探求されると考えられます。
心臓の神経ネットワークと脳の相互作用の解明
不整脈や心不全との関連性の研究
新しい心疾患治療法の開発
本研究の成果は、心疾患の新たな治療戦略の確立につながる可能性を秘めており、今後の発展が期待されます。
