en ny studie ger insikter i den komplexa synkroniseringen av två cellulära klockor som hjälper till att reglera det mänskliga hjärtslaget och pekar mot nya potentiella terapeutiska mekanismer för hjärtrytmstörningar som kräver implantation av artificiella pacemakers.
resultaten av ett team som leds av Dr Edward Lakatta, chef för nia IRP: s laboratorium för kardiovaskulär vetenskap, publicerades i Juni 12-numret av Science Signaling.,
våra hjärtan tränar alltid, även när våra kroppar är i vila och pumpar automatiskt hårdare och snabbare under ansträngande aktivitet. I ett friskt hjärta, en specialiserad grupp av celler i väggen i det högra förmaket kallas sinoatrial nod (SA-noden) spontant producera elektriska impulser som färdas genom organets ledningssystem för att göra det kontrakt regelbundet. Således fungerar SA-noden som kroppens naturliga pacemaker och ställer in rytmen i en normal takt.,
fel i Sa-nodens elektriska signaleringsnät kan leda till onormala tillstånd som sick sinus syndrom, en alltför långsam eller oregelbunden hjärtslag, som vanligtvis behandlas genom att installera en artificiell, permanent pacemaker. SA nod problem är vanligare hos äldre som hjärtsystemets ledande nätverk ärr och urartar med åldern.,
bristen på forskning om hjärtpacemaker som använder mänskliga celler har uteslutit utvecklingen av en nästa generations, enhetsfri och mer kostnadseffektiv behandling som kan ersätta den artificiella elektriska pacemakerimplantationen.
medan de flesta forskning inom detta område har använt djurhjärtceller, använde detta lag mänskliga sinoatriella nodala pacemakerceller (SANC) från donerad hjärtvävnad. De fann att en kalcium (Ca 2+) klocka kopplades till SANC: s naturliga ytmembranmolekyler ” elektrisk producerande klocka (m klocka).,
forskarna visade att cykliskt adenosinmonofosfat (cAMP)—ett derivat av adenosintrifosfat (ATP) viktigt i intracellulär signalering—förbättrar funktionen av M och Ca2+ klockor genom proteinkinas a-medierad fosforylering. Detta läger boost sedan direkt accelererar hastigheten på Ca2 + klockan tickar.,
laget fortsatte med att visa att stimuleringen av Beta-adrenerga (Beta-AR)–receptorer—receptorer som är viktiga för bindning med adrenalin och epinefrin för processer som muskelavslappning och bronkial dilation—spelar en viktig roll i hjärtets pacemaking genom att reglera den intracellulära cAMP-produktionen. Beta-AR-receptorer befanns också påskynda SANC: s spontana elektriska impulsgenerering via att förbättra kopplingen mellan Ca2+ och M-klockorna.,
forskarna tittade sedan på andra SANC-prover som efterliknade en arresterad eller stoppad hjärtslag och fann att genom att öka cAMP-koncentrationerna med Beta-AR-stimuleringen kunde de återställa de spontana rytmer och elektriska laddningar som krävs för att återuppta normala hjärtslag.
detta arbete avslöjar de komplexa och starkt beroende mekanismerna i hjärtslaget och visar löfte om nya terapeutiska mål på cellnivå som en dag kan erbjuda alternativ till artificiell pacemakerbehandling hos personer med hjärtrytmstörningar.