Новое исследование обнаружило в клетках сердца особый циркадный механизм, который влияет на изменение сердечной деятельности в течение 24-часового периода. Полученные данные позволяют понять, почему вахтовые рабочие подвергаются более высокому риску сердечных проблем.
Наше тело жестко запрограммировано на 24-часовой цикл, известный как наш циркадный ритм. Помимо сна и бодрствования, это циркадное программирование влияет на все, от активности иммунной системы до экспрессии генов.
Известно, что нарушение естественного циркадного ритма организма связано с увеличением числа случаев рака и сердечных заболеваний. Но до сих пор неясно, как именно отдельные клетки изменяют свою активность в течение 24-часового цикла.
Мы знаем, что гормональные сигналы играют большую роль в этом процессе, плюс другие сигналы от центральной нервной системы помогают регулировать циркадные ритмы, но это новое исследование обнаружило ранее неизвестный механизм в отдельных клетках сердца, который высвечивает, как функция сердца изменяется в течение дня.
До этого исследования считалось, что концентрации клеточных ионов относительно стабильны в течение 24-часового периода. Но оказывается, по крайней мере, в клетках сердца в течение дня происходят довольно драматические изменения. Новое исследование показало, что уровни ионов натрия и калия в клетках сердца падают в течение дня и повышаются ночью.
Эти колебания не были незначительными: в течение дня уровни ионов упали на целых 30 процентов. Было замечено, что эти изменения влияют на изменения в частоте сердечных сокращений, указывая на недавно открытый сердечно-сосудистый циркадный механизм.
«Способы, которыми функция сердца изменяется в течение суток, оказались более сложными, чем считалось ранее», - говорит ведущий исследователь проекта Джон О’Нил. «Градиенты ионов, влияющие на частоту сердечных сокращений, меняются в течение суточного цикла. Это, вероятно, помогает сердцу справляться с повышенными потребностями в течение дня, когда изменения активности и сердечного выброса (минутного объема кровообращения) намного сильнее, чем ночью, когда мы обычно спим».
Часы сердечного ритма регулируют суточные колебания частоты сердечных сокращений - каждая сердечная клетка имеет часы, которые регулируют частоту пульсаций между днем и ночью. Это помогает сердцу быстрее биться в течение дня и поддерживать повседневную активность. Фото: MRC Laboratory of Molecular Biology
Полученные данные помогают объяснить то, что было замечено в другом исследовании, опубликованном ранее в этом году, демонстрирующем, как резкие сбои циркадных ритмов могут напрямую нарушать сердечные ритмы. Эти исследования помогают объяснить, как образ жизни, который противоречит циркадным циклам, подвержен большему риску неблагоприятных сердечных эффектов, таких как аритмия.
«Многие опасные для жизни проблемы с сердцем случаются в определенное время дня и чаще всего у посменных рабочих, - говорит О’Нил. «Мы думаем, что когда циркадные часы в сердце десинхронизируются с часами в мозгу, как, например, во время сменной работы, наша сердечно-сосудистая система может быть менее способна справляться с ежедневными стрессами рабочей жизни. Это, вероятно, делает сердце более уязвимым для дисфункции».
Исследователи также предполагают, что этот механизм потенциально играет роль в возрастных сердечных заболеваниях. Часто упоминается, что сердечные приступы у пожилых людей чаще всего возникают по утрам. На основании этих новых результатов было выдвинуто предположение, что возрастная дисфункция в этом клеточном циркадном механизме может сделать сердце менее чувствительным к увеличению утренней активности. Это открывает двери для исследований новых видов сердечно-сосудистой терапии, которые помогут предотвратить неожиданные сердечные приступы.
Новое исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.
Источник: MRC Laboratory of Molecular Biology/UKRI
