У сердечных ходиков есть часовая стрелка

Тактовая частота от 60 до полутора сотен ударов в минуту, больше сотни лет непрерывной работы, универсальность энергетических ресурсов, автономность работы и даже способность к самостоятельному ремонту – мечта любого конструктора. В отличие от других мышц нашего тела, сердце обладает не только мощными сократительными способностями, но и проводит нервные импульсы, необходимые для синхронной работы.

Как выясняется, на этом «самостоятельность» сердечно-сосудистой системы не ограничивается – кроме непосредственной регуляции количества ударов в минуту сердце само определяет и суточные (они же циркадианные, или циркадные) колебания ритма и кровяного давления.

Тяньсинь Ян и его коллеги из Университета Юты выявили механизм, лежащий в основе суточных ритмов, неоднократно становившихся причиной гибели от инфаркта и инсульта.

В сердце есть собственный «задающий генератор», выдающий импульсы с частотой около 1 Гц, а в случае если органам и мышцам требуется лучшее кровоснабжение, то управление берет на себя центральная нервная система, отправляющая сигналы с большой частотой.

Раньше предполагалось, что и суточные колебания ритма определяются именно головным мозгом, тем более что функции кишечника, печени и различных желез регулируются именно таким образом. Кроме того, «коррекция» внутреннего циркадианного ритма осуществляется за счет информации от светочувствительных клеток сетчатки и нейронов эпифиза.

Ян и соавторы публикации в Cell Metabolism показали, что в случае сердца и сосудов ключевую роль играет «периферическая» составляющая, а точнее ядерные рецепторы PPARg, чувствительные к многочисленным веществам, среди которых есть и препараты от диабета.

Для чистоты эксперимента ученые взяли сразу две нокаутные линии мышей, не обладающих вышеупомянутым рецептором только в клетках сердца и сосудов.

У представителей обеих линий суточные колебания давления и ритма сердечных сокращений оказались минимальными. В то время как у здоровых грызунов, ведущих ночной образ жизни, давление и ритм значительно повышается в первые ночные часы.

У людей же, пока эволюционно не приспособленных к ночному образу жизни, всё происходит в точности наоборот. Максимальные значения давления и ритма, если не брать в учёт стрессовые ситуации в течение дня, достигаются именно в утренние часы, что и становится причиной изрядной доли инфарктов и инсультов. В то же время ночью, вне зависимости от того, бодрствует или спит человек, давление немного снижается.

Кроме этого, у «дефектных» мышей изменились и колебания уровня адреналина и норадреналина в моче. А ведь эти гормоны и одновременно медиаторы симпатической нервной системы играют немалую роль в регуляции работы и сердца с сосудами, и других внутренних органов.

Изменилась и работа «генов циркадианного ритма», в том числе и Bmal1, выявленного и у людей.

Ян научился даже возвращать своим подопечным радость околосуточных ритмов с помощью препарата «росиглитазон», используемого в лечении диабета. Как и другие тиазолидиндионы, он обладает «побочным» защитным действием на сердечно-сосудистую систему. Хотя принимать его с этой целью хронобиологи пока не советуют.

Тем не менее с мишенью для профилактики «утренних» геморрагических инсультов, когда слабые сосуды пожилого мозга не справляются с возрастающим давлением, Ян и его коллеги определились. Теперь дело за фармакологами, неврологами и кардиологами, которым решать, есть ли необходимость добавлять ещё одну «таблетку» в ежедневный коктейль для «тех, кому за 50».

Сами же ученые в ближайшем будущем намерены поискать подобную систему регуляции и в других внутренних органах. В случае успеха они получат хороший инструмент для «синхронизации» выбившегося из ритма организма, или способ создавать оптимальное состояние того или иного органа для исследования или лечения. Кроме того, все выявленные «периферические» механизмы вовсе не исключают подчинение центру – супрахиазматическому ядру головного мозга – так что поиск этой связи тоже в планах творческого коллектива.