Los relojes cardíacos regulan la variación diaria de la frecuencia cardíaca: cada célula cardíaca tiene un reloj que regula la frecuencia de activación entre el día y la noche. Esto ayuda al corazón a latir más rápido durante el día y a sostener las actividades diarias. Crédito: Copyright MRC LMB
Un nuevo estudio ha demostrado cómo los ritmos circadianos en las células cardíacas ayudan a cambiar la función cardíaca a lo largo del día y puede explicar por qué los trabajadores por turnos son más vulnerables a los problemas cardíacos.
Los científicos han demostrado por primera vez que las células del corazón regulan sus ritmos circadianos a través de cambios diarios en los niveles de iones de sodio y potasio dentro de la célula. Los diferentes niveles de iones de sodio y potasio dentro y fuera de las células del corazón permiten el impulso eléctrico que provoca su contracción e impulsa los latidos del corazón. Se pensaba que las concentraciones de iones celulares eran bastante constantes, pero los científicos ahora han descubierto que las células del corazón en realidad alteran sus niveles internos de sodio y potasio durante el día y la noche. Esto anticipa las demandas diarias de nuestras vidas, lo que permite que el corazón se adapte mejor y mantenga un ritmo cardíaco acelerado cuando estamos activos.
Ya se sabe que existen relojes diarios en las células del corazón, y otros tejidos; normalmente sincronizado por señales hormonales que alinean nuestros ritmos diarios internos con el ciclo día/noche. Los ritmos diarios de la función cardíaca se conocen desde hace años y se cree que se deben a una mayor estimulación del sistema nervioso durante el día. Este nuevo estudio, respaldado por el Consejo de Investigación Médica y la Iniciativa Cielo Azul de AstraZeneca, muestra que los ritmos circadianos dentro de cada célula cardíaca también pueden afectar la frecuencia cardíaca.
El equipo, dirigido por científicos del Laboratorio de Biología Molecular MRC en Cambridge, Reino Unido, en colaboración con AstraZeneca, dice que comprender cómo estos cambios en los niveles de iones alteran la función cardíaca a lo largo del día puede ayudar a explicar por qué los trabajadores por turnos son más vulnerables a los problemas cardíacos debido a que los ritmos iónicos impulsados por los relojes en el corazón se «desincronizan». con su estimulación de relojes en el cerebro. Esta nueva comprensión podría conducir a mejores tratamientos y medidas preventivas para combatir las afecciones cardíacas.
El estudio, publicado en la revista Nature Communications, encontró que estos ritmos diarios en sodio y potasio ocurren para permitir cambios en las proteínas celulares, con los iones literalmente se bombean para ‘hacer espacio’ para los aumentos diarios en el nivel de proteína. La autora principal del estudio, Alessandra Stangherlin, se sorprendió al descubrir que los niveles de sodio/potasio cambiaban hasta en un 30 % en células aisladas y tejido cardíaco. Esto imparte una sorprendente variación diaria de dos veces a la actividad eléctrica de las células cardíacas aisladas. En ratones, esto parece ser tan relevante para comprender los cambios diarios en la frecuencia cardíaca como el control nervioso.
Video que muestra el flujo de iones dentro y fuera de las células del corazón y los cambios correspondientes a la concentración de ciertas proteínas en la célula. Crédito: Copyright MRC LMB
Dr. John O’Neill, del Laboratorio de Biología Molecular de MRC, quien dirigió el estudio, dijo: «Las formas en que la función cardíaca cambia durante todo el día resultan ser más complejas de lo que se pensaba. Los gradientes de iones que contribuyen a la frecuencia cardíaca varían durante el ciclo diario. Es probable que esto ayude al corazón a hacer frente a las mayores demandas durante el día, cuando los cambios en la actividad y el gasto cardíaco son mucho mayores que durante la noche, cuando normalmente dormimos. Abre la emocionante posibilidad de tratamientos más efectivos para las afecciones cardiovasculares. , por ejemplo, mediante la administración de medicamentos en el momento adecuado del día».
Si bien este estudio se realizó con células y ratones en el laboratorio, sus hallazgos están respaldados por un estudio vinculado reciente realizado por colaboradores, dirigido por el profesor David Bechtold en la Universidad de Manchester. Su estudio demostró que los ritmos circadianos en la frecuencia cardíaca y la actividad eléctrica son claramente evidentes tanto en ratones como en humanos, y que los cambios abruptos en la rutina de comportamiento o los patrones de sueño pueden alterar estos ritmos cardíacos normales.
En conjunto, estos estudios sugieren que los estilos de vida que se oponen a nuestro reloj interno natural (como el trabajo por turnos) pueden hacer que los ritmos circadianos internos dentro de las células cardíacas se desacoplen de nuestros comportamientos, de modo que los relojes cardíacos ya no anticipen las fluctuaciones en la demanda que, para la mayoría de las personas, ser mayor durante el día. Proponen que esto contribuye al aumento del riesgo de eventos adversos, como arritmias y muerte cardíaca súbita, cuando se interrumpen los ritmos circadianos.
Dr. John O’Neill dijo: «Muchos problemas cardíacos que amenazan la vida ocurren en momentos específicos del día, y más a menudo en trabajadores por turnos. Creemos que cuando los relojes circadianos en el corazón se desincronizan de los del cerebro, como durante el turno trabajo, nuestro sistema cardiovascular puede ser menos capaz de lidiar con el estrés diario de la vida laboral. Esto probablemente hace que el corazón sea más vulnerable a la disfunción».
Peter Newham, VP, Clinical Pharmacology and Safety Sciences, R&D, AstraZeneca comentó: «Esta colaboración es un maravilloso ejemplo de por qué AstraZeneca está ubicada en Cambridge, uno de los puntos de acceso a la biociencia más emocionantes del mundo. Tener el Laboratorio de Biología Molecular del MRC y John y Alessandro en nuestra puerta realmente ayudó a impulsar esta colaboración. reuniendo nuestras diferentes perspectivas y experiencias para hacer avanzar la ciencia».
Dr. Megan Dowie, jefa de medicina molecular y celular en el Consejo de Investigación Médica, que financió el estudio, dijo: «Esta investigación realmente interesante apoyada a través de la Iniciativa Blue Sky muestra el increíble potencial de las relaciones innovadoras entre el mundo académico y la industria para ampliar las fronteras de la ciencia del descubrimiento. Aborda preguntas fundamentales sin respuesta sobre cómo funciona el cuerpo y apunta a nuevas y emocionantes posibilidades para las innovaciones terapéuticas».
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Cómo dormir mejor durante la pandemia Más información: A. Stangherlin et al. El transporte compensatorio de iones amortigua los ritmos proteicos diarios para regular el equilibrio osmótico y la fisiología celular, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-25942-4 Información de la revista: Nature Communications
Proporcionado por UK Research and Innovation Cita: Los científicos descubren un ritmo circadiano en las células del corazón que afecta su función diaria (2021, 15 de octubre) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-10-scientists-uncover-circadian-rhythm-heart.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.