Циркадный ритм организма состоит из ряда процессов, которые помогают регулировать работу отдельных систем и адаптировать их функционирование к времени дня или ночи. Они влияют на сон, время пробуждения, обмен веществ или когнитивные процессы. В качестве примера можно привести секрецию гормонов стресса, которая постепенно увеличивается утром, когда мы еще спим, но уже готовит нас к началу нового дня.
Сердце тоже подчиняется такому циркадному ритму. Давно известно, что когда мы спим, наш сердечный ритм значительно падает, а утром и днем увеличивается. До сих пор считалось, что этими циклическими изменениями управляют сигналы, передаваемые из центральной нервной системы. Но новое открытие показывает, что сердце обладает независимым механизмом, регулирующим его активность в соответствии с циркадным циклом.
Сердечные клетки сами регулируют поток ионов.
Авторами нового исследования являются ученые из Лаборатории молекулярной биологии MRC в Кембриджском университете. Проводя исследования на мышах и фактически на тканях сердца, они обнаружили существование ранее неизвестной системы переноса ионов. Эта система позволяет значительно изменять концентрацию ионов калия (K), натрия (On) и хлора (Cl) в клетках сердца в определенное время дня и ночи в ответ на изменение уровней белка в организме.
Исследователи говорят, что недавно обнаруженный механизм позволяет сердечным клеткам избегать так называемого макромолекулярного скопления в цитозоле (внутриклеточной жидкости). Мы говорим о макромолекулярном скоплении, когда имеем дело с большим скоплением молекул.
Следовательно, перенос ионов помогает сердцу поддерживать гомеостаз, то есть баланс между внутриклеточными и внеклеточными жидкостями, даже если его активность значительно изменяется между днем и ночью. Этот "гомеостатический механизм контроля" защищает сердце от колебаний объема клеток.
"Увеличение концентрации внутриклеточных ионов происходит в конце фазы покоя (для людей – ночью) и позволяет сердцу ускорять свой ритм, готовясь к повышенной сердечно-сосудистой нагрузке, налагаемой повседневной деятельностью. В клетках сердца, изменение градиентов Na, K и Cl по всей клеточной мембране достаточно, чтобы сигнализировать изменения времени дня, даже когда сигналы из нервной системы блокируются”, – говорится в исследовании.
Циркадные часы глубоко укоренились в организме.
Результаты исследования показывают, что циркадный ритм „закодирован” в сердце, что показывает, насколько глубоко укоренились наши биологические часы. Хотя открытие было сделано на клетках мышей, ученые считают, что подобный механизм происходит в сердцах других млекопитающих.
- То, как изменяется сердечная деятельность круглосуточно, оказывается более сложным, чем считалось ранее. Наше открытие открывает захватывающую возможность для более эффективного лечения сердечно-сосудистых заболеваний, например, путем доставки лекарств в нужное время суток, отмечает соавтор исследования молекулярный биолог Джон О'Нил.
В последующих исследованиях ученые хотят проверить, как новые открытия могут повлиять на здоровье людей, особенно очень активных ночью, когда их организмы ожидают сна и отдыха.
- Мы считаем, что когда циркадные часы сердца десинхронизируются с часами мозга, наша сердечно-сосудистая система становится менее способной справляться с ежедневным стрессом. Это может сделать сердце более восприимчивым к дисфункции, говорит О'Нил.
