Καρδιά αίμα παλμός: Η καρδιά μπορεί να διατηρήσει σταθερά τη ροή του αίματος – σε ηρεμία ή υπό πίεση – για μια διάρκεια ζωής. Χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο ποντικιού, μια ομάδα LMU αποκάλυψε τώρα το ρόλο που διαδραματίζει μια συγκεκριμένη κατηγορία καναλιών ιόντων στον έλεγχο του καρδιακού ρυθμού.
Κατά τη διάρκεια μιας μέσης διάρκειας ζωής, η ανθρώπινη καρδιά παράγει με τη σειρά τριών δισεκατομμυρίων παλμών – χωρίς διακοπή και με αξιοσημείωτη ακρίβεια. Αυτό το χαρακτηριστικό καθίσταται εφικτό από μια σχετικά μικρή περιοχή που βρίσκεται μέσα στη δεξιά κοιλία και είναι γνωστή ως ο σινοατριακός κόμβος. Μπορεί να θεωρηθεί ως το εκκρεμές που κρατά την καρδιά να χτυπάει.
Είναι πλέον γνωστό ότι ο σινοατριακός κόμβος αποτελείται από μια ομάδα εξειδικευμένων καρδιακών μυϊκών κυττάρων. Μαζί, αυτά τα «μυοκύτταρα» δημιουργούν τις ηλεκτρικές ταλαντώσεις που ρυθμίζουν τις ρυθμικές συσπάσεις της καρδιάς. Σε υγιείς ενήλικες, ο καρδιακός παλμός ποικίλλει σε συχνότητα μεταξύ 60 και 80 κύκλων ανά λεπτό.
Υπό κατάλληλες συνθήκες, μια απομονωμένη καρδιά θα συνεχίσει να χτυπά με σταθερό ρυθμό. “Στο σώμα, φυσικά, ο καρδιακός ρυθμός πρέπει να ρυθμίζεται σύμφωνα με τις δραστηριότητες του οικοδεσπότη του”, λέει η Δρ Stefanie Fenske, ηγέτης μιας ανεξάρτητης ερευνητικής ομάδας στο Ινστιτούτο Φαρμακολογίας (Διευθυντής: Καθ. Δρ. στο Τμήμα Φαρμακευτικής του LMU του Μονάχου. “Αυτό το έργο εκτελείται από το αυτόνομο νευρικό σύστημα , το οποίο αποτελείται από δύο υποσυστήματα γνωστά ως συμπαθητικά και παρασυμπαθητικά κλαδιά”, προσθέτει. Εκτός από το ότι δρουν σε πολλά άλλα φυσιολογικά συστήματα, παρέχουν την ενδοφλέβια δράση που ελέγχει τη δραστηριότητα του καρδιακού κόμβου της καρδιάς.
Πώς λοιπόν λειτουργεί αυτή η ρύθμιση του καρδιακού ρυθμού ; Για δεκαετίες, οι ερευνητές υποψιάστηκαν ότι εξειδικευμένα κανάλια ιόντων στα κύτταρα του σινο-κόμβου συμμετέχουν στη διαδικασία. Τα κανάλια ιόντων είναι πρωτεΐνες που είναι ενσωματωμένες σε βιολογικές μεμβράνες και ρυθμίζουν τη διέλευση των ηλεκτρικά φορτισμένων ατόμων διαμέσου αυτών. Αυτές οι πρωτεΐνες επομένως παίζουν έναν απαραίτητο ρόλο στη δημιουργία νευρικών παλμών και συσπάσεων των μυών. Τα κανάλια ιόντωνΘεωρείται ότι ελέγχουν τον καρδιακό παλμό ονομάζονται «κανάλια κατιόντων με κυκλικό νουκλεοτίδιο ενεργοποιημένο με υπερπόλωση» – ή «κανάλια HCN» για συντομία. Τα κελιά του σινονατρικού κόμβου διαθέτουν τρεις υποτύπους αυτών των καναλιών HCN1, HCN2 και HCN4.
Όπως υποδηλώνει το όνομα, τα κανάλια HCN ενεργοποιούνται από μια αλλαγή στην τάση κατά μήκος της κυτταρικής μεμβράνης (υπερπόλωση) και ένα μόριο σήματος που ονομάζεται μονοφωσφορική κυκλική αδενοσίνη (cAMP, ένα κυκλικό νουκλεοτίδιο), το οποίο συντίθεται στα κύτταρα του σινο-κόμβου σε απόκριση να εισαγάγει από το συμπαθητικό νευρικό σύστημα, αυξάνει τη δραστηριότητά τους. Σύμφωνα με τη συμβατική θεωρία, όταν το cAMP δρα στο κανάλι HCN4 , το αποτέλεσμα είναι μια αύξηση του καρδιακού ρυθμού.
Αν και αυτό το μοντέλο του ρόλου των καναλιών HCN φαίνεται εύλογο, έχει αποδειχθεί δύσκολο να επαληθευτεί σε βιολογικά συστήματα και πειράματα σε διαφορετικά μοντέλα συστημάτων παρείχαν αντικρουόμενα αποτελέσματα. Μελέτες που χρησιμοποιούν γενετικά μεταλλαγμένα κανάλια HCN τα οποία συνδέονται με ελαττώματα της καρδιακής λειτουργίας στους ανθρώπους, επίσης απέτυχαν να διευκρινίσουν το ζήτημα.