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A pesquisa revela como os ritmos circadianos diários ajudam a mudar a função do coração

Um estudo novo mostrou como os ritmos circadianos em pilhas do coração ajudam a mudar a função do coração no curso do dia e podem explicar porque os trabalhadores de turma são mais vulneráveis aos problemas do coração.

Os cientistas têm mostrado pela primeira vez que as pilhas do coração regulam seus ritmos circadianos através das mudanças diárias nos níveis de íons do sódio e do potássio dentro da pilha. Os níveis diferentes de íons do sódio e do potássio internos e de pilhas exteriores do coração permitem o impulso elétrico que causa sua contracção e conduz a pulsação do coração.

As concentrações celulares do íon eram provavelmente razoavelmente constantes, mas os cientistas encontraram agora pilhas do coração realmente para alterar dia e noite seus níveis internos do sódio e do potássio através do. Isto antecipa as procuras diárias de nossas vidas, permitindo que o coração melhor acomode e sustente a frequência cardíaca aumentada quando nós somos activos.

Já sabe-se que há pulsos de disparo diários em pilhas do coração, e outros tecidos; sincronizado normalmente pelos sinais hormonais que alinham nossos ritmos diários internos com a noite do dia dão um ciclo. Os ritmos diários da função do coração foram sabidos por anos e provavelmente devido à maior estimulação pelo sistema nervoso durante o dia. Este estudo novo, apoiado pela iniciativa do Conselho de investigação médica e do céu azul de AstraZeneca, ritmos circadianos das mostras dentro de cada pilha do coração pode igualmente afectar a frequência cardíaca.

A equipe, conduzida por cientistas no laboratório de MRC para a biologia molecular em Cambridge, Reino Unido, em colaboração com AstraZeneca, diz que como estas mudanças em níveis do íon se alteram a função compreensiva do coração sobre o dia pode ajudar a explicar porque os trabalhadores de turma são mais vulneráveis aos problemas do coração - porque os ritmos do íon são conduzidos por pulsos de disparo no coração obtêm “fora da sincronização” com sua estimulação dos pulsos de disparo no cérebro. Esta compreensão nova podia conduzir para melhorar tratamentos e medidas preventivas para condições de coração de combate.

O estudo, publicado nas comunicações da natureza do jornal, encontrou estes ritmos diários no sódio e no potássio para ocorrer para permitir mudanças em proteínas celulares, com os íons literalmente que estão sendo bombeados para fora “faz a sala” para aumentos diários no nível da proteína. O autor principal do estudo, Alessandra Stangherlin, foi surpreendido encontrar os níveis do sódio/potássio que mudam perto tanto quanto 30% em pilhas e no tecido isolados do coração. Isto dá uma variação diária dupla impressionante à actividade elétrica de pilhas isoladas do coração. Nos ratos, isto parece ser apenas como relevante às mudanças compreensivas do diário na frequência cardíaca como o controle nervoso.

O Dr. John O'Neill, do laboratório de MRC da biologia molecular, que conduziu o estudo, disse: “As maneiras em que as mudanças de função do coração despejam dia-e-noite ser mais complexas do que pensaram previamente. Os inclinações do íon que contribuem à frequência cardíaca variam sobre o ciclo diário. Este as ajudas prováveis o coração lidam com os aumentos da procura durante o dia, quando as mudanças na actividade e na saída cardíaca são muito maiores do que na noite, quando nós dormimos normalmente. Abre a possibilidade emocionante de uns tratamentos mais eficazes para circunstâncias cardiovasculares, por exemplo entregando droga-se na hora direita.”

Quando este estudo foi conduzido usando pilhas e ratos no laboratório, seus resultados são apoiados por um estudo ligado recente pelos colaboradores, conduzidos pelo professor David Bechtold na universidade de Manchester. Seu estudo demonstrou que os ritmos circadianos na frequência cardíaca e na actividade elétrica são claramente evidentes em ratos e em seres humanos, e que as mudanças abruptas em testes padrões comportáveis da rotina ou de sono podem perturbar estes ritmos normais do coração.

Tomados junto, estes estudos sugerem que os estilos de vida que opor nosso pulso de disparo interno natural (tal como o trabalho por turnos), possam fazer com que os ritmos circadianos internos dentro das pilhas do coração se tornem decuplados de nossos comportamentos de modo que os pulsos de disparo do coração já não antecipem as flutuações na procura que, para a maioria de indivíduos, será mais alta no dia. Propor que este contribua ao risco aumentado de eventos adversos, tais como arritmias e a morte cardíaca repentina, quando os ritmos circadianos são interrompidos.

O Dr. John O'Neill disse: “Muitos problemas risco de vida com o coração acontecem em horas específicas do dia, e mais frequentemente nos trabalhadores de turma. Nós pensamos que quando os pulsos de disparo circadianos no coração se tornam desynchronised daqueles no cérebro, como durante o trabalho por turnos, nosso sistema cardiovascular pode poder menos tratar os esforços diários da vida activa. Este provável torna o coração mais vulnerável à deficiência orgânica.”

Esta colaboração é um exemplo maravilhoso porque AstraZeneca é ficado situado em Cambridge, de um dos pontos quentes os mais emocionantes da ciência biológica no mundo. Tendo o laboratório de MRC para a biologia molecular e o John e o Alessandro em nosso combustível realmente ajudado da entrada esta colaboração, reunindo nossas perspectivas distintas e experiência para avançar a ciência.”

Peter Newham, VP, farmacologia clínica e ciências de segurança, R&D, AstraZeneca

O Dr. Megan Dowie, cabeça da medicina molecular e celular no Conselho de investigação médica, que financiou o estudo, disse: “Esta pesquisa realmente interessante apoiada com a iniciativa do céu azul mostra o potencial incrível para que os relacionamentos inovativos da académico-indústria empurrem as fronteiras da ciência da descoberta. Endereça perguntas fundamentais, não respondidas sobre como as carroçarias e os pontos a excitar possibilidades novas para inovações terapêuticas.”

Source:
Journal reference:

Stangherlin, A., et al. (2021) Compensatory ion transport buffers daily protein rhythms to regulate osmotic balance and cellular physiology. Nature Communications. doi.org/10.1038/s41467-021-25942-4.