Selle karihiire süda lausa suriseb puhkeolekus (17 lööki sekundis!) – nüüd teatakse, kuidas see võimalik on

Väike karihiir peopesal. Foto: Wikimedia Commons

Karihiirte südame pulss puhkeolekus (resting heart rate) võib ulatuda kuni 17 löögini sekundis ehk umbes 1020 löögini minutis. Võrdluseks, inimeste keskmine südame pulss puhkeolekus on umbes 60–100 lööki minutis, mis tähendab, et karihiire südame pulss puhkeolekus on 10–17 korda kiirem kui inimestel.

Siiani oli mõistatus, kuidas need väikesed imetajad suudavad sellise äärmusliku südame puhkepulsi saavutada, kuid värske ajakirjas Science avaldatud uuring heidab sellele saladusele valgust.

Århusi Ülikoolis (AU) töötanud William Joyce ja professor Kevin Campbell uurisid kuidas südame valgu «südame troponiin I» (cardiac troponin I) evolutsioonilised muutused on võimaldanud karihiirtel saavutada erakordselt kõrge puhkepulsi.

Joyce, kes töötab nüüd Hispaanias asuvas Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares Carlos III (CNIC), selgitab: Avastasime, et südame valgu oluline osa, mis reguleerib südame lõõgastumisaega, puudub karihiirtel ja nendega lähedalt seotud muttidel. See evolutsiooniline eripära eemaldab püsivalt südame lõõgastumisel pidurid, võimaldades nende südametel palju kiiremini lüüa.

Puuduv DNA piirkond

See valk mängib olulist rolli südame võimes siduda kokkutõmbumisel kaltsiumiioone. Kaltsiumiioonid on vajalikud südamelihase kokkutõmbumiseks ja on seega südame talitluseks kriitilise tähtsusega.

Teistel imetajatel sisaldab see valk kahte spetsiifiliselt seriini nimelist aminohapet, mis ajutiselt muutuvad, kui südant stimuleerivad hormoonid, näiteks adrenaliin, mis eritub stressi või füüsilise aktiivsuse ajal. See muudatus aitab südamelihastel pärast kokkutõmbumist kiiremini kaltsiumiioone vabastada, võimaldades südamelihasel kiiremini lõõgastuda ja andes südamele rohkem aega löökide vahel verega täitumiseks. Karihiirtel on aga toimunud evolutsiooniline muutus. Nende ammusel esivanemal inaktiveerus DNA piirkond, mis kodeeris neid kahte seriini osa südaelihase valgus. See tähendab, et valk töötab alati nagu oleks see adrenaliini poolt aktiveeritud, isegi puhkeolekus, võimaldades karihiirtel saavutada nende äärmiselt kõrge südame löögisagedus, selgitab praegu Manitoba ülikoolis Kanadas töötav professor Campbell.

Nahkhiired kaardistavad evolutsioonilist teekonda

Teadlased uurisid ka nahkhiirte südame valke. Nende südame löögisagedus võib samuti ületada 1000 lööki minutis. See aitas neil paremini mõista, kuidas kõrge südame löögisageduse võimekus areneb.

Campbell lisab, et nende analüüs näitab, et mõned nahkhiirte liigid suudavad geenist, mis kodeerib neid kahte seriini aminohapet, lihtsalt üle hüpata, kui valk moodustub. Muistsed karihiired ja mutid võisid tõenäoliselt omada sama võimet, ning evolutsioon soosis järk-järgult nende troponiin I valkude täielikku sellest piirkonnast kadumist. See võimaldas neil areneda veelgi kõrgemate südame löögisagedusteni.

Biomeditsiinilised rakendused

Teadlaste järgmine eesmärk on uurida, kuidas neid leide saaks rakendada biomeditsiinis. Joyce'i sõnul tähendab see troponiin I splaissimise (inglise keeles splicing ehk DNA järjestuse väljalõikamine) jäljendamist, nagu täheldatud nahkhiirtel, mudelorganismides ja võimalusel tulevikus ka inimeste südametes, et matkida samu kasulikke mõjusid.

See avastus selgitab väikeste imetajate erakordselt kiire südame rütmi tagamaid ja avab uusi võimalusi biomeditsiinilisteks rakendusteks, mis võivad tulevikus aidata ka inimeste südamefunktsioone parandada.

Allikas: Phys Org