Сердце работает по собственным белковым часам

Человеческий организм, как и другие живые существа, подчиняется смене дня и ночи.

Пока ученые хорошо представляют себе лишь, как работают центральные биологические часы, регулирующие суточные, так называемые циркадные ритмы жизнедеятельности. Часы эти помещаются в мозге; крошечный орган – шишковидная железа эпифиз вырабатывает гормон мелатонин, определяющий циклы «сон--бодрствование». Но механизм периферических часов, по которым работает весь остальной организм, до сих пор неизвестен.

Правда, кое-что о суточных ритмах человека медикам известно. Например, точно установлено, что артериальное давление и сердечный ритм меняются с течением суток. У человека давление подскакивает перед просыпанием и достигает максимального значения к середине утра. Этим объясняется то, что многие сердечно-сосудистые катастрофы, такие как смерть от острой сердечной недостаточности, инфаркт миокарда, инсульт – чаще всего случаются в утренние часы.

Ночью артериальное давление должно падать, а сердечный ритм замедляться. Если замедления не происходит, это может быть признаком неполадок с сердечно-сосудистой и другими системами организма.

«Мы получили первое доказательство того, как работают периферические биологические часы, определяющие циркадные ритмы артериального давления и сердечных сокращений, – говорит Тяньсинь Ян (Tianxin Yang) из Университета Юты (University of Utah) и Медицинского центра для ветеранов войны (Veterans Affairs Medical Center) в Солт-Лейк-Сити.

На открытие ученых натолкнул не объясненный ранее феномен, что некоторые лекарства, которые больные принимают от диабета, в качестве побочного действия весьма благоприятно влияют на сердце. Речь идет о препаратах группы тиазолидинедионов, снижающих уровень сахара в крови. Мишень для их действия – белок-рецептор PPARg. Им-то и заинтересовались ученые.

Они вывели мышей-нокаутов, у которых не работал ген белка PPARg, причем только в клетках сердечно-сосудистой системы. Так как мыши – животные ночные, у них подъем и падение давления и ритма сердца происходит в противоположные по отношению к человеку сроки. Так что исследователи знали, где искать пики. Оказалось, что генетически модифицированные мыши отличались значительно меньшими суточными колебаниями в артериальном давлении и в ритме сердца, чем немодифицированные зверьки. У них также оказались сглаженными суточные колебания гормонов норадреналина-адреналина в моче – показатель активности симпатической нервной системы, которая играет ключевую роль в сердечном ритме и давлении.

Исследователи выяснили, что белок PPARg контролирует работу ключевых «циркадных» генов, к числу которых относится ген Bmal1. Когда они вводили мышам препарат розиглитазон, у тех повысилась активность гена Bmal1 в клетках аорты – крупнейшей артерии, несущей кровь от сердца к органам.

«Мы впервые показали роль PPARg в суточных ритмах сердечно-сосудистой системы», -- говорит Янг. Становится также ясна польза тиазолидинедионов – они восстанавливают ее нормальные ритмы. Вероятно, это относится не только к сердечно-сосудистой, но и к другим системам организма. Вполне возможно, что PPARg играет роль универсального регулятора биологических часов.

Хотя новые данные показывают наличие у сердца собственных часов, они ни к коей мере не исключают возможность, что эти периферические часы находятся под управлением центральных биологических часов в мозге. Но механизм настройки периферических часов по центральным часам еще предстоит открыть.

Результаты работы опубликованы в журнале Cell Metabolism.