一项新的研究揭示了心脏细胞的昼夜节律是如何在一天中帮助改变心脏功能的，这或许可以解释为什么轮班工人更容易出现心脏问题。
科学家首次证明，心脏细胞通过每日细胞内钠和钾离子水平的变化来调节它们的昼夜节律。心脏细胞内外不同水平的钠离子和钾离子允许电脉冲引起细胞收缩并驱动心跳。细胞离子浓度被认为是相当恒定的，但科学家现在发现心脏细胞实际上会改变其内部的钠和钾水平在白天和晚上。这预示着我们日常生活的需求，让心脏更好地适应和维持当我们运动时增加的心率。
我们已经知道，在心脏细胞和其他组织中有每天的时钟;通常由荷尔蒙信号同步，使我们的内在节律与昼夜周期保持一致。人们已经知道心脏功能的日常节律很多年了，并认为这是由于神经系统在白天受到更大的刺激。这项由医学研究委员会和阿斯利康蓝天计划支持的新研究表明，每个心脏细胞内的昼夜节律也会影响心率。
该团队由英国剑桥MRC分子生物学实验室的科学家领导，与阿斯利康合作，比如，了解离子水平的这些变化是如何在一天中改变心脏功能的，这可能有助于解释为什么轮班工人更容易出现心脏问题，因为由心脏时钟驱动的离子节律与大脑时钟的刺激“不同步”。这一新的认识可能导致更好的治疗和预防措施，以对抗心脏疾病。
这项发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上的研究发现，钠和钾的日常节律允许细胞蛋白质发生变化，离子被泵出，为每日蛋白质水平的增加“腾出空间”。该研究的主要作者亚历山德拉·斯坦赫林(Alessandra Stangherlin)惊奇地发现，在分离的细胞和心脏组织中，钠/钾水平变化高达30%。这使离体心脏细胞的电活动每天有惊人的两倍变化。在老鼠身上，这似乎与了解心率的日常变化和神经控制一样相关。
视频描述离子流入和流出心脏细胞和相应 变更到co 细胞内某些蛋白质的浓度。版权:MRC LMB
这项研究的负责人、MRC分子生物学实验室的约翰·奥尼尔博士说:“心脏功能昼夜变化的方式比之前认为的要复杂得多。”影响心率的离子梯度在每天的周期内变化。这可能有助于心脏应对白天增加的需求，白天活动和心输出量的变化比我们正常睡眠的晚上大得多。它为心血管疾病更有效的治疗开辟了令人兴奋的可能性，例如在一天的正确时间给药。”
虽然这项研究是在实验室中使用细胞和老鼠进行的，但它的发现得到了曼彻斯特大学大卫·贝克托尔德教授领导的合作者最近进行的一项相关研究的支持。他们的研究表明，在小鼠和人类中，心率和电活动的昼夜节律都非常明显，而行为常规或睡眠模式的突然变化会扰乱这些正常的心脏节律。
综上所述,这些研究表明,生活方式,反对我们的自然生物钟(如轮班工作),可能会导致内部昼夜节律心脏细胞成为从我们的行为,这样的心去钟表不再预期需求的波动,对大多数人来说,在白天会更高。他们认为，当昼夜节律被打乱时，这会增加不良事件的风险，如心律失常和心源性猝死。
约翰·奥尼尔医生说:“许多危及生命的心脏问题都发生在一天中的特定时间，轮班工人的情况更常见。”我们认为，当心脏的昼夜节律时钟与大脑的时钟不同步时，比如在轮班工作期间，我们的心血管系统可能无法处理日常工作生活的压力。这可能会使心脏更容易出现功能障碍。”
阿斯利康临床药理学和安全科学研发副总裁Peter Newham评论道:“这次合作是阿斯利康将总部设在剑桥的一个极好的例子，剑桥是世界上最激动人心的生物科学热点之一。分子生物学的MRC实验室和约翰和亚历山德罗在我们家门口，确实有助于促进合作，把我们不同的观点和经验结合在一起，推进科学。”
医学研究委员会(Medical Research Council)的分子和细胞医学负责人梅根·道伊(Megan Dowie)博士为这项研究提供了资金，他说:“这项由蓝天计划(Blue Sky Initiative)支持的非常有趣的研究显示，创新的学术和产业关系具有不可思议的潜力，可以推动探索科学的前沿。”它解决了关于身体如何工作的根本的、悬而未决的问题，并为治疗创新指明了令人兴奋的新可能性。”
