Частота сердечных сокращений человека варьируется в зависимости от ситуации, но остается в сравнительно узких пределах. Организм человека плохо переносит слишком быстрый ритм, поскольку сердечная мышца не успевает наполниться кровью между сокращениями во время диастолы, то есть фазы расслабления. У животных, например землероек, частота сердцебиений может превышать 1000 ударов в минуту без негативных последствий. Недавно группа ученых выяснила, как это возможно.
Изучение генетического механизма крайне высокого пульса в покое у некоторых небольших млекопитающих. вышло в журнале Science. Его авторы — Уильям Джойс (William JoyceИз Университета в Орхусе (Дания) Кевин Кэмпбелл Kevin CampbelУчёные из Университета Манитобы (Канада), совместно с коллегами из Китая и США, выяснили, что такой результат – следствие эволюционных изменений в сердечном. тропонине I (cTnl)Главный белок сердечной мышцы, отвечающий за её сжатие.
Мы выяснили, что у землеройки и крота отсутствует важная часть сердечного белка, отвечающего за время расслабления сердца. Эта утрата, случившаяся в процессе эволюции, лишила их механизма, сдерживающего расслабление сердечной мышцы, что позволило им биться гораздо чаще. пояснили исследователи.
Тропониновый комплекс контролирует сокращение сердца, взаимодействуя с ионами кальция. Ионы кальция играют важную роль в передаче нервного сигнала и начальном фазе сокращения мышц, что делает их критично важными для работы сердца.
У большей части млекопитающих в этом сердечном белке содержатся две специфические сериновые аминокислоты, которые могут временно изменяться под воздействием гормонов, например адреналина. вырабатываемыхВо время стресса или физической нагрузки происходит изменение в структуре мышечных волокон. Из-за этого ускоряется высвобождение ионов кальция после сокращения, что позволяет сердечной мышце быстрее расслабиться и получать больше крови между ударами.
У предков землероек участок ДНК, отвечающий за кодирование двух серин, утратил свою активность. Из-за этого сердечный белок постоянно работал как под воздействием адреналина, даже во время отдыха. Благодаря этому землеройки получили возможность достичь необычайно высокой частоты сердцебиений.
Исследователи изучили сердечный белок летучих мышей для лучшего понимания механизма. Как и у землероек, у этих рукокрылых частота сердцебиений может превышать 1000 ударов в минуту. Анализы показали, что некоторые виды летучих мышей способны пропускать фрагмент ДНК, содержащий кодирование сериновых аминокислот, при формировании белка.
Ученые считают, что подобным образом отличались древние землеройки и кроты. В ходе эволюции сердечный тропонин I у них полностью потерял соответствующий участок генома, после чего… сердца стали биться быстрее.
Авторы планируют исследовать применение открытий в биомедицине.
Предстоит воспроизвести генетические модификации тропонина I у летучих мышей в модельных организмах для имитации связанных с ними преимуществ. Ученые рассчитывают, что результаты исследования принесут пользу людям.