اكتشاف إيقاع خلوي جديد في القلب يوضّح تتبع دورة الـ 24 ساعة

وتعد الإيقاعات اليومية عمليات تساعد على تنظيم الأنظمة المستندة إلى الوقت في الجسم حول دورة مدتها 24 ساعة تقريبا، ما يؤثر على النوم والاستيقاظ، وكيفية عمل التمثيل الغذائي لدينا، وعملياتنا الإدراكية أيضا.

وكان معروفا منذ فترة طويلة أن القلب يخضع لهذه الساعة البيولوجية، حيث يُظهر الأشخاص ارتفاعا في معدل ضربات القلب في الصباح، ومعدل أقل بكثير أثناء النوم في الليل.

ومع ذلك، فإن الطريقة التي يسهل بها القلب إجراء هذه التغييرات على مدار اليوم لا تزال غامضة. وجزء من التفسير هو الإشارات المنقولة من الجهاز العصبي، لكن اكتشافا جديدا قام به العلماء في مختبر MRC للبيولوجيا الجزيئية بجامعة كامبريدج، يشرح بطريقة ما كيف يغير القلب أيضا الإعدادات بشكل مستقل على المستوى الخلوي.

وفي ورقة بحثية جديدة بقيادة المعد الأول وعالمة الأحياء اليومية أليساندرا ستانغيرلين، وجد الباحثون نظاما لنقل الأيونات يعمل في خلايا قلب الفأر يسمح للخلايا بتغيير تركيزها بشكل كبير من أيونات البوتاسيوم (K) وصوديوم Na) وكلوريد (Cl) بين ليلا ونهارا، استجابة لتغير مستويات البروتينات.

إقرأ المزيد

دراسة تحدد أفضل نظام غذائي لتحسين صحة القلب والأوعية الدموية وتقليل المخاطر

وهذه الآلية - التي تمكن خلايا القلب من تجنب "الازدحام الجزيئي" في العصارة الخلوية، الجزء المائي من السيتوبلازم - تساعد القلب على الحفاظ على التوازن (أو التوازن البيولوجي)، حتى مع تغير نشاطه بشكل كبير بين النهار والليل.

وتوضح ستانغيرلين أن "آلية التحكم المتوازنة هذه تحمي من الاختلافات في الحجم الخلوي. وتحدث الزيادة في الأيونات داخل الخلايا في نهاية مرحلة الراحة (الليل للبشر) وتسمح للقلب بتسريع معدل ضربات القلب، استعدادا لزيادة الحمل القلبي الوعائي الذي تفرضه الأنشطة اليومية. وفي خلايا القلب، يكون التغيير في تدرجات Na وK وCl عبر غشاء البلازما كافيا لإحداث تغيير زمني في اليوم في إطلاق جهد الفعل، سواء في المختبر أو في الجسم الحي، حتى عندما تحظر الإشارات من الجهاز العصبي". 

وتشير النتائج، التي أثبتت في خلايا القلب المعزولة من قلوب الفئران، إلى أن إيقاعات الساعة البيولوجية موجودة على مستوى معين في القلب حتى في عزلة عن باقي الجسم، ما يوضح مدى عمق الجذور الحقيقية للساعة البيولوجية.

ويقول كبير الباحثين وعالم الأحياء الجزيئية، جون أونيل: "إن الطرق التي تتغير بها وظائف القلب على مدار الساعة أصبحت أكثر تعقيدا مما كان يُعتقد سابقا. إنه يفتح إمكانية مثيرة لمزيد من العلاجات الفعالة لأمراض القلب والأوعية الدموية، على سبيل المثال عن طريق إعطاء الأدوية في الوقت المناسب من اليوم".

وهناك طريقة أخرى لمزيد من البحث وهي استكشاف كيف يمكن لهذه الساعات الخلوية أن تؤثر على صحة الأشخاص المعرضين للخطر، مثل عمال النوبات، الذين ينتهي بهم الأمر إلى ممارسة نشاط كبير في الليل، في الأوقات التي تتوقع أجسامهم فيها أن يكونوا نائمين.

ويقول أونيل: "نعتقد أنه عندما تصبح الساعات اليومية في القلب غير متزامنة مع تلك الموجودة في الدماغ، كما هو الحال أثناء العمل بنظام المناوبة، قد يكون نظام القلب والأوعية الدموية لدينا أقل قدرة على التعامل مع الضغوط اليومية للحياة العملية. وهذا على الأرجح يجعل القلب أكثر عرضة للاختلال الوظيفي".

وأبلغ عن النتائج في Nature Communications.

المصدر: ساينس ألرت