Kiderült, hogy a szívben is ketyeg egy belső óra

Illusztráció

A szívünknek is megvan a saját napi ritmusa. A szívizomsejtek ionáramai cirkadián ritmust követnek, ami előre alkalmazkodik a nappali nagyobb megterheléshez és az éjszakai pihenéshez.

Az új eredmények rávilágítanak arra, miként segítik a cirkadián – vagyis napszakokat követő – ritmusok a szívizomsejteket abban, hogy a szív funkcióját a napi aktivitáshoz igazítsák, és megmagyarázhatják, miért hajlamosabbak a szívbetegségre az éjszakai műszakban dolgozók.

A tudósok első alkalommal mutattak rá arra, hogy a szívizomsejtek a nátrium- és káliumionok sejten belüli szintjének befolyásolásával saját cirkadián ritmust alakítanak ki.

A nátrium- és káliumionok sejten kívüli és sejten belüli koncentrációja közötti különbség teszi lehetővé annak az elektromos impulzusnak a kialakulását, amely a szívizomsejtek összehúzódásához, így a szívverés fenntartásához szükséges. A sejten belüli ionkoncentrációkat mindeddig meglehetősen állandónak gondoltuk,

ám a kutatók most azt találták, hogy a szívizomsejtek valójában a napszakok váltakozásával finoman változtatják belső ionszintjeiket.

A változások összehangoltan történnek aktivitásunk napi ingadozásával, így támogatják a gyorsabb szívverést akkor, amikor testünk nagyobb igénybevételnek van kitéve.

Illusztráció Forrás: Afp

Az már korábban is ismeretes volt, hogy a szívizomsejtekben – a többi szövethez hasonlóan – működik egyfajta belső óra. A szervezet szintjén ezeket az órákat hormonális jelzések hangolják össze, amelyek a nappal-éjszaka váltakozást követve szinkronizálják a különböző szövetek egyéni ritmusait. Azt is évek óta tudni lehetett, hogy a szív működése napszakos ingadozást mutat, de eddig ezt az idegrendszer felől nappal érkező intenzívebb serkentésnek tulajdonították. A brit Medical Research Council (MRC) és az AstraZeneca Blue Sky Initiative által támogatott kutatás azt tárta fel újdonságként, hogy

minden egyes szívizomsejt rendelkezik belső napszakos ritmussal, s hogy ez szintén befolyásolhatja a szívverés gyorsaságát.

Az MRC Molekuláris Biológiai Laboratóriumának (Cambridge, Egyesült Királyság) munkatársai az AstraZeneca kutatóival működtek együtt a projekt során.

Illusztráció Forrás: Science Photo Library via AFP/SEBASTIAN KAULITZKI/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Sebastian Kaulitzki/Science Phot

A Nature Communications szakfolyóiratban megjelent cikk szerzői hangsúlyozzák:

a szívizomsejtek belső ionszintjeiben bekövetkező napszakos ingadozás megmagyarázza, miért sújtják gyakrabban szívbetegségek az éjszakai műszakban dolgozókat.

Az ő esetükben ugyanis a szív saját órája által diktált ionkoncentráció-ritmus ellenfázisba kerül az agy saját órája által meghatározott idegi stimulációval. Ennek megértése hozzásegíthet a szívbetegségek jobb megelőzéséhez és kezeléséhez.

Illusztráció Forrás: Shutterstock

A tanulmány leírja, hogy a nátrium- és káliumionok szintjének napi ingadozása a sejtek fehérjeszintézisével összehangoltan történik. A szívizomsejtek szó szerint kipumpálják magukból az ionokat, hogy „helyet csináljanak" a naponta szintetizált fehérjetöbbletnek. Maga a tanulmány vezető szerzője, Alessandra Stangherlin is megdöbbenve tapasztalta, hogy a nátrium- és káliumszint akár 30 százaléknyit is ingadozhat az izolált szívizomsejtekben és szívizomszövetben.

Ennek eredményeképp az izolált szívizomsejtek elektromos aktivitása naponta kétszeresére nő, majd újra felére csökken.

Egerekben ez a váltakozás legalább annyira jelentősen hozzájárul a szív napszakos ritmusához, mint az idegi szabályozás – szögezik le a kutatók.

Dr. John O'Neill kutatásvezető, az MRC Molekuláris Biológiai Laboratóriumának munkatársa elmondta: „A szívfunkció napszakos váltakozása jóval komplexebb, mint gondoltuk. A szívritmust befolyásoló iongrádiensek napi ciklusos ingadozást mutatnak, ami feltehetőleg elősegíti a szívizom alkalmazkodását a nappali fokozott megterheléshez. Nappal a fizikai aktivitásunk és a szív által kipumpált vér mennyisége széles skálán változik, nem úgy, mint éjjel, amikor alszunk.

Ez a felfedezés azt az izgalmas lehetőséget hordozza magában, hogy hatékonyabban tudjuk kezelni a keringési problémákat, például azáltal, hogy a nap megfelelő órájában adagoljuk a gyógyszereket."

Illusztráció Forrás: Science Photo Library/FANATIC STUDIO / SCIENCE PHOTO LIBRARY/Fanatic Studio / Science Photo L

Bár ezeket a kísérleteket főleg sejtkultúrákon végezték, az eredmények egybecsengenek a szerzők együttműködő partnerei, a Manchesteri Egyetemen dolgozó David Bechtold professzor és munkatársai által egerekben és emberekben végzett élettani vizsgálatok tanulságaival. Bechtold csoportja nyilvánvaló napszakos ingadozást mutatott ki mind a szívverés gyorsaságában, mind a szív elektromos aktivitásában, és igazolta, hogy a viselkedési rutinokban vagy az alvási mintázatban hirtelen bekövetkező változások megzavarhatják a szívműködés e normális ciklusosságát.

Összességében ezek a tanulmányok azt sugallják, hogy a természetes belső óránkkal ellenkező életvitel, például az éjszakai műszakban végzett munka megbonthatja a szinkront a szívizomszövet saját belső napszakos ritmusa és a testünk tényleges aktivitása között, minek hatására a szív belső órája immár helytelenül jelzi előre a normális életvitel esetén várható nappal-éjszakai aktivitásmintázatot. A tudósok felvetik, hogy ez a deszinkronizáció hozzájárulhat a szívproblémák, egyebek között a szívritmuszavarok és a hirtelen szívhalál kockázatának fokozódásához.

Az életveszélyes szívműködési zavarok jellemzően egy adott napszakban szoktak jelentkezni, és gyakrabban sújtják az éjszakai műszakosokat

– mutatott rá O'Neill. – Úgy véljük, hogy amikor a szív és az agy cirkadián órái közötti szinkron megbomlik, keringési rendszerünk kevésbé tud megbirkózni a munkavégzéshez kapcsolódó mindennapi stresszel, ami a szívet sérülékenyebbé teszi a működési zavarokkal szemben."