Relojes cardíacos: los científicos descubren un ritmo circadiano en las células cardíacas que afecta su función diaria

By: Alessandra Stangherlin,

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 pueden 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 alteran sus niveles internos de sodio y potasio durante el día y la noche. Esto anticipa las demandas diarias de nuestra vida, lo que permite que el corazón se adapte mejor y mantenga el aumento de la frecuencia cardíaca cuando estamos activos.

Ya se sabe que hay relojes diarios en las células del corazón y otros tejidos; normalmente sincronizados 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, apoyado por el Consejo de Investigación Médica y la Iniciativa AstraZeneca Blue Sky, muestra que los ritmos circadianos dentro de cada célula cardíaca también pueden afectar la frecuencia cardíaca.

El equipo, dirigido por científicos del Laboratorio MRC de Biología Molecular en Cambridge, Reino Unido, en colaboración con AstraZeneca, dice que comprender cómo estos cambios en los niveles de iones alteran la función cardíaca durante el día puede ayudar a explicar por qué los trabajadores por turnos son más vulnerables a los problemas cardíacos. – porque los ritmos iónicos impulsados ​​por los relojes del corazón se “desincronizan” con la estimulación de los relojes del 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 iones literalmente bombeados para “hacer espacio” para los aumentos diarios en el nivel de proteínas. 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 doble 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.

El Dr. John O’Neill, del Laboratorio de Biología Molecular del 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. Esto probablemente ayude al corazón a hacer frente al aumento de las 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 utilizando células y ratones en el laboratorio, sus hallazgos están respaldados por un estudio vinculado reciente realizado por colaboradores , dirigido porProfesor David Bechtold de 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.

Tomados 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 de que, para la mayoría de las personas, será 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.

El Dr. John O’Neill dijo: “Muchos problemas cardíacos que amenazan la vida ocurren en momentos específicos del día y con más frecuencia en los trabajadores por turnos. Creemos que cuando los relojes circadianos del corazón se desincronizan de los del cerebro, como durante el trabajo por turnos, 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, vicepresidente de farmacología clínica y ciencias de la seguridad, I + D de AstraZeneca, comentó: “Esta colaboración es un maravilloso ejemplo de por qué AstraZeneca se encuentra en Cambridge, uno de los puntos críticos de biociencia más interesantes del mundo. Tener el Laboratorio MRC de Biología Molecular y John y Alessandro en nuestra puerta realmente ayudó a impulsar esta colaboración, uniendo nuestras diferentes perspectivas y experiencias para hacer avanzar la ciencia ”.

La Dra. Megan Dowie, jefa de medicina molecular y celular en el Medical Research Council, 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 la academia y la industria para empujar las fronteras de ciencia del descubrimiento. Aborda preguntas fundamentales sin respuesta sobre cómo funciona el cuerpo y apunta a nuevas y emocionantes posibilidades de innovaciones terapéuticas “.