Nasze serce ma wewnętrzny zegar, niezależny od reszty ciała
Jak to się dzieje, że rytm pracy naszego serca jest zsynchronizowany z cyklem dobowym? Naukowcom udało się zidentyfikować nowy mechanizm komórkowy, który za to odpowiada. Odkrycie to może pomóc w ustaleniu, dlaczego niektórzy są bardziej narażeni na problemy kardiologiczne, a inni mniej.
Mianem rytmu dobowego określa się dobowy cykl zmian zachowania zwierząt (w tym ludzi) i roślin, który wynika z istnienia zegara biologicznego - czynników wewnętrznych regulujących periodyczny charakter procesów życiowych, aktywności, snu, odżywiania, etc.
Rytm domowy występuje u wszystkich organizmów żywych. W 2017 r. za "odkrycia mechanizmów molekularnych kontrolujących rytm okołodobowy u muszek owocowych" przyznano Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny. Od dawna wiadomo, że praca serca podlega zegarowi biologicznemu - w godzinach porannych u ludzi występuje wyższe tętno, a podczas snu serce zwalnia. Do tej pory tajemnicą pozostawało, jak to się dzieje, że serca zmienia dynamikę pracy w ciągu doby. Nowe odkrycie naukowców z MRC Laboratory for Molecular Biology na Uniwersytecie w Cambridge wyjaśnia, że odpowiadają za to zmiany na poziomie komórkowym.
Zespół naukowców kierowany przez Alessandrę Stangherlin odkrył, że kanały jonowe w sercach myszy, pozwalają komórkom dynamicznie zmieniać stężenie potasu, jodu i chloru. Odbywa się to w odpowiedzi na zmianę poziomu białek, między dniem i nocą. Mechanizm ten pomaga utrzymać sercu homeostazę (równowagę biologiczną) w różnych momentach doby.
- Ten homeostatyczny mechanizm kontroli chroni przed zmianami objętości komórek. Wzrost jonów wewnątrzkomórkowych występuje pod koniec fazy odpoczynku (noc u ludzi) i pozwala sercu przyspieszyć tempo bicia, w przygotowaniu do zwiększonego obciążenia układu krążenia nałożonego przez codzienną aktywność. W komórkach serca zmiana gradientów Na, K i Cl w poprzek błony plazmatycznej jest wystarczająca do napędzania zmienności pory dnia w aktywacji potencjałów czynnościowych, zarówno in vitro, jak i in vivo, nawet gdy sygnały z układu nerwowego są zablokowane - powiedziała Alessandra Stangherlin.
Eksperymenty przeprowadzone na wyizolowanych komórkach sercowych myszy sugerują, że rytmy dobowe istnieją w sercu - nawet w oderwaniu od reszty ciała. To pokazuje, jak głęboko zakorzeniony w naszym funkcjonowaniu jest zegar biologiczny.
Naukowcy mają nadzieję, że uda im się zbadać, w jaki sposób zegary komórkowe wpływają na zdrowie osób z grup ryzyka, np. pracowników zmianowych, którzy są aktywni w nocy. Mogą wskazać kierunek do opracowania mechanizmów ochronnych przed ciężkimi zdarzeniami sercowymi.
