Ce legătură există între ritmul circadian și insuficiența cardiacă?

Perturbarea ritmului circadian (ceasul biologic care se repetă la fiecare 24 de ore) are un rol în apariția bolilor de inimă, dar până acum nu era clar cum poate duce la astfel de afecțiuni.

O echipă de cercetare de la Colegiul de Medicină Baylor și instituții colaboratoare au investigat funcția proteinei Rev-erbα/β, o componentă cheie a ritmului circadian, asupra dezvoltării bolilor de inimă la modele animale și la pacienți umani.

• Mister elucidat! De ce unele roci de pe Lună sunt extrem de magnetice?
• Cum ne-ar putea proteja bacteriile de pe piele de Soare

Descoperirile publicate de echipa de cercetători în revista Circulation arată că Rev-erbα/β în cardiomiocite mediază un ritm metabolic normal care permite celulelor să prefere lipidele ca sursă de energie în timpul timpului de odihnă al animalului, în timpul zilei pentru șoareci.

Îndepărtarea Rev-erbα/β perturbă acest ritm, reduce capacitatea cardiomiocitelor de a utiliza lipide în timpul de repaus și duce la cardiomiopatie dilatativă progresivă și insuficiență cardiacă letală.

Pentru studia rolul avut de ritmul circadian în bolile de inimă, cercetătorii au îndepărtat o genă din organ

„Am studiat modul în care gena Rev-erbα/β a influențat metabolismul inimii prin eliminarea acesteia în mod specific în cardiomiocitele de șoarece”, a spus Dr. Zheng Sun, profesor asociat de medicină, secțiunea de endocrinologie, diabet și metabolism și de biologie moleculară și celulară la Baylor.

„Lipsa genei a dus la leziuni cardiace progresive care au dus la insuficiență cardiacă”, a spus Sun, potrivit Medical Xpress.

Pentru a afla cum și-a mediat efectele Rev-erbα/β, echipa a analizat expresia genelor și proteinelor și o serie cuprinzătoare de metaboliți și lipide, atât în timpul orelor de veghe, cât și în timpul orelor de somn. Ei au descoperit că gena Rev-erbα/β este foarte exprimată doar în timpul orelor de somn, iar activitatea sa este asociată cu metabolismul grăsimilor și al zahărului.

„Inima răspunde diferit la diferite surse de energie, în funcție de ora din zi”, explică coautorul dr. Lilei Zhang, profesor asistent de genetică moleculară și umană și de fiziologie moleculară și biofizică la Baylor.

Inima folosește acizii grași ca sursă principală de energie

„În faza de repaus, care pentru oameni este noaptea și pentru șoareci ziua, inima folosește acizii grași care sunt eliberați din grăsimi ca sursă principală de energie. În faza activă, care este ziua pentru oameni și noaptea pentru șoareci, inima are o oarecare rezistență la carbohidrații din dietă. Am descoperit că, fără Rev-erbα/β, inimile au defecte metabolice care limitează utilizarea acizilor grași în odihnă și există o suprasolicitare a zahărului în faza activă”, a continuat Zhang.

„Am bănuit că atunci când inimile fără Rev-erbα/β nu pot arde eficient acizii grași în faza de repaus, atunci nu au suficientă energie pentru a bate. Acea deficiență de energie ar duce probabil la modificări ale inimii care au dus la cardiomiopatie dilatativă progresivă”, a spus Sun.

În cadrul unui test, șoarecii au fost supuși unei diete cu grăsimi

Pentru a testa această ipoteză, cercetătorii au determinat dacă restabilirea defectului în utilizarea acizilor grași ar îmbunătăți starea.

„Știm că utilizarea acizilor grași poate fi controlată prin căi metabolice sensibile la lipide. Am emis ipoteza că dacă am hrăni șoarecii fără Rev-erbα/β cu mai multe lipide, poate căile de detectare a lipidelor ar fi activate, depășind defectul și, în consecință, inima ar fi capabilă să obțină energie din lipide”, a explicat Sun.

Cercetătorii au hrănit șoarecii care nu aveau Rev-erbα/β cu una dintre cele două diete bogate în grăsimi. O dietă era în mare parte bogată doar în grăsimi. Cealaltă a fost o dietă bogată în grăsimi/sucroză, asemănătoare cu dietele umane care favorizează obezitatea și rezistența la insulină.

„Dieta bogată în grăsimi/zaharoză a atenuat parțial defectele cardiace, dar dieta bogată în grăsimi nu”, a spus Sun.

„Aceste descoperiri susțin că defectul metabolic care împiedică celulele inimii să folosească acizii grași ca combustibil cauzează majoritatea disfuncțiilor cardiace pe care le vedem la șoarecii fără Rev-erbα/β. De asemenea, arătăm că corectarea defectului metabolic poate ajuta la îmbunătățirea stării”, a spus Zhang.

Implicații clinice în paradoxul obezității și cronoterapie

„Există trei implicații clinice ale acestei lucrări”, a spus Sun.

„În primul rând, am analizat funcția îndeplinită de ritmul circadian în țesuturile cardiace ale pacienților cu cardiomiopatie dilatată care au primit transplant de inimă pentru a explora dacă funcția acestuia a fost asociată cu severitatea dilatației cardiace la oameni”, a continuat el.

„Au fost prelevate probe de țesut în diferite momente ale zilei și raportul expresiei genice a genelor circadiene Rev-erbα/β și Bmal1 a fost calculat, oferind un cronotip. Am descoperit că cronotipul inimii se corelează cu severitatea dilatației cardiace”, explică Sun.

„A doua implicație este că obezitatea și rezistența la insulină, factori de risc clinici cunoscuți de mult timp pentru insuficiența cardiacă, pot, în mod paradoxal, să ofere protecție împotriva insuficienței cardiace, într-o anumită fereastră de timp, probabil prin furnizarea de acizi grași în faza de repaus”, a spus Sun.

Unele tratamente ar trebui sincronizate cu ritmul circadian

În cele din urmă, cercetătorii au explorat posibilitatea de a manipula farmacologic acizii grași și metabolismul zahărului pentru a îmbunătăți starea. Ei au descoperit că în timp ce medicamentele pot ajuta la restabilirea căilor metabolice modificate, a fost important să se administreze medicamentele aliniate cu ritmul circadian intern al căilor metabolice corespunzătoare”, a continuat cercetătorul.

„Dacă medicamentele au fost administrate nesincron cu calea pe care trebuia să o restabilească, tratamentul nu a îmbunătățit starea cardiacă”, a adăugat acesta.

Aceste constatări evidențiază importanța cronoterapiei, a programării medicamentelor în funcție de ritmul circadian, nu doar în acest studiu, ci și pentru multe alte medicamente.

„Din primele 100 de medicamente cele mai prescrise în SUA, cel puțin jumătate dintre ele au o țintă care este conectată la un ritm circadian”, a spus Zhang.

„Acest lucru indică faptul că, pentru ca aceste medicamente să fie eficiente, ele trebuie să fie luate într-un mod specific ritmului. Din păcate, nu sunt. Vrem să subliniem importanța luării în considerare a ritmului circadian la programarea medicamentelor”, a concluzionat omul de știință.

Vă recomandăm să citiți și:

O pastilă ar putea înlocui exercițiile fizice. Ce au descoperit cercetătorii din Australia?

Noi cercetări arată că zincul ar putea trata răceala, însă există și o problemă

Riscul de boli infecțioase, relaționat cu politicile autoritare. Avertismentul unui cercetător de la Cambridge

Cercetătorii israelieni au descoperit posibila cauză a bolii Alzheimer