Nhịp sinh học của nhịp tim

Đây là nhịp điệu ngày đêm trong nhịp tim nghỉ ngơi: nhanh hơn trong thời gian thức và chậm hơn trong thời gian nghỉ ngơi. Điều quan trọng, những nhịp điệu hàng ngày này ảnh hưởng đến thời gian của các sự kiện tim mạch bất lợi như lỡ nhịp hoặc thậm chí đau tim. ¹ Giờ đây, các nhà nghiên cứu Alicia D'Souza và Mark Boyett tại Đại học Manchester đã phát hiện ra một vai trò bất thường của hệ thần kinh giao cảm (SNS) trong việc điều chỉnh chu kỳ ngày đêm của nhịp tim nghỉ ngơi. ² 

Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng SNS, thường liên quan đến phản ứng "chiến đấu hoặc bỏ chạy", đóng một vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh nhịp tim khi nghỉ ngơi theo thang thời gian ngày đêm. Thật bất ngờ, nhịp sinh học nội tại của các xung thần kinh giao cảm điều chỉnh phiên mã của các kênh ion trong máy tạo nhịp tim, nút xoang. Nghiên cứu này được xây dựng dựa trên công việc trước đây của nhóm nghiên cứu nhịp điệu ngày đêm của các kênh ion ở các phần khác của tim. ³

"Hiểu được sự tu sửa đang diễn ra trong tim ở cấp độ phiên mã là khá hấp dẫn", Elizabeth Schroder Stumpf, một nhà sinh lý học tại Đại học Kentucky, người không tham gia vào nghiên cứu cho biết. "Bây giờ chúng tôi có dữ liệu về tâm thất, tâm nhĩ và bây giờ là nút xoang. Điều đó khá tuyệt".

Trong gần 100 năm, nhịp sinh học của nhịp tim khi nghỉ ngơi được cho là do hệ thần kinh phó giao cảm, đặc biệt là dây thần kinh phế vị ở ^người,4 liên quan đến "nghỉ ngơi và tiêu hóa". Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu trước đây đã tìm thấy rất ít bằng chứng liên quan trực tiếp đến hoạt động thần kinh phế vị với việc làm chậm nhịp tim vào ban đêm. ³ Trong nghiên cứu mới này, họ đã chỉ ra rằng máy tạo nhịp tim của tim cần SNS thay vì đầu vào của hệ thần kinh giao cảm để điều chỉnh chu kỳ ngày đêm của nó.

Trong điều chỉnh nhịp tim điển hình của SNS, catecholamine như adrenaline được giải phóng từ các dây thần kinh tự trị trong nút xoang, điều chỉnh nhịp tim theo khoảng thời gian vài giây thông qua những thay đổi ngắn hạn đối với độ dẫn kênh ion. Tuy nhiên, quy định ngắn hạn này không giải thích tại sao hệ thống dẫn truyền tim thường chậm lại vào ban đêm.

"Tất cả các mũi tên chỉ ra thực tế rằng có thể có một nhịp điệu nội tại với các kênh ion và các protein liên quan thiết lập chức năng của hệ thống dẫn truyền tim", Alicia D'Souza, một nhà sinh lý học tim tại Đại học Hoàng gia London và đồng tác giả của nghiên cứu giải thích. "Có một chu kỳ bên trong về mức độ biểu hiện của các protein và kênh ion quan trọng này làm nền tảng cho việc tạo nhịp tim trong tim không? Vì vậy, đó là nơi chúng tôi bắt đầu tìm kiếm."

Chuột thể hiện nhịp sinh học và các thông số ECG được ghi nhận rõ ràng tương đương với con người, vì vậy các nhà nghiên cứu đã chặn SNS bằng cách sử dụng thuốc chẹn thụ thể β-adrenergic, propranolol trong các mô hình chuột. Trong tim, các thụ thể β-adrenergic chịu trách nhiệm chính để đáp ứng với các tín hiệu SNS.

Với một khối SNS kéo dài, các nhà nghiên cứu đã quan sát thấy sự mất nhịp điệu ngày-đêm trong quá trình tạo nhịp nút xoang và trong các kênh ion tạo nhịp tim. Đáng ngạc nhiên, đồng hồ sinh học cục bộ của tim tiếp tục tích tắc. Hầu hết các bảng điểm giữ được nhịp điệu sau khi phong tỏa là đồng hồ sinh học hoặc các yếu tố phiên mã được điều khiển bằng đồng hồ.

Vậy, điều gì đã gây ra nhịp điệu ngày đêm này trong tim? "Vâng, một điều là đồng hồ sinh học địa phương này, nhưng những gì bài báo này cho thấy là có một cái gì đó khác, và đó là hệ thống thần kinh giao cảm", Mark Boyett, một nhà sinh lý học tại Đại học Manchester và là tác giả của nghiên cứu cho biết. "Thật bất ngờ, đây là lý do tại sao chúng tôi nói đó là một vai trò phi kinh điển; Nó đang tác động lên biểu hiện gen".

Điều quan trọng, các yếu tố phiên mã trong nút xoang mất nhịp điệu sau khi phong tỏa β-adrenergic kéo dài. Do đó, nhóm nghiên cứu đề xuất rằng nhịp điệu ngày-đêm trong nút xoang được điều phối bởi đầu vào β-adrenergic nhịp nhàng từ SNS để điều chỉnh biểu hiện gen kênh ion. "Đó là một cách suy nghĩ về sự tham gia của hệ thống thần kinh tự trị, không được chấp nhận phổ biến, đó là những điều chế cấp tính rất ngắn, ngay lập tức của chức năng kênh ion, mà thông qua điều chế tầm xa bằng cách ảnh hưởng đến biểu hiện gen trong tim hoặc trong nút xoang", D'Souza nói.

Nghiên cứu này lần đầu tiên chứng minh rằng phong tỏa dược lý lâu dài β-adrenergic làm thay đổi nhịp ngày đêm trong nhịp tim. "Trong công việc trước đây của chúng tôi, chúng tôi đã chỉ ra các kênh ion liên quan, sau đó chúng tôi cho thấy vai trò của đồng hồ địa phương," D'Souza tóm tắt, "Bây giờ chúng tôi chỉ ra rằng đồng hồ địa phương không tự hoạt động mà đòi hỏi đầu vào thông cảm."

Bằng cách tiết lộ một vai trò mới cho SNS trong việc điều chỉnh nhịp tim khi nghỉ ngơi, nghiên cứu này có ý nghĩa trong việc điều trị và ngăn ngừa các biến cố tim mạch bất lợi. "Thường xuyên trong các rối loạn nhịp tim mạch, mọi người được kê đơn thuốc chẹn beta", Stumpf nói, "Do đó, việc hiểu các cơ chế điều tiết cơ bản dường như rất quan trọng. Nó có tiềm năng phát triển các liệu pháp thời gian mới có thể giảm thiểu nguy cơ mắc bệnh ở người".

REFERENCES

1. McLoughlin SC, Haines P, FitzGerald GA. Clocks and cardiovascular function. Methods Enzymol. 2015;552:211-228.
2. Anderson C, Forte G, Hu W, Zhang H, Boyett MR, D'Souza A. Non-canonical role of the sympathetic nervous system in the day-night rhythm in heart rate. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2023;378(1879):20220179.
3. D'Souza A, Wang Y, Anderson C, et al. A circadian clock in the sinus node mediates day-night rhythms in Hcn4 and heart rate. Heart Rhythm. 2021;18(5):801-810.
4. Boas EP, Weiss MM. The heart rate during sleep as determined by the cardiotachometer: its clinical significance. Journal of the American Medical Association. 1929;92(26):2162-2168.

May 31, 2023