Ритм в работающем сердце регулируется электрическими импульсами. Нарушения этого биоэлектрического процесса могут привести к сердечным аритмиям или нарушениям сердечного ритма – распространенному заболеванию, которое может привести к болезни и смерти.
В обзоре биофизики исследователи из Гарвардской медицинской школы предоставляют новейшую информацию о том, как электрические импульсы в сердце перемещаются от клетки к клетке.
Работающее сердце сокращается, перекачивая кровь к телу и легким. В сердце кардиостимулятор действует как электрические часы, посылая сигнал, который сообщает сердцу, когда сокращаться. Вся мышца движется вместе, потому что каждая отдельная клетка внутри нее сокращается скоординированно и в течение короткого промежутка времени.
Для этого первоначальный электрический импульс, посылаемый кардиостимулятором, быстро распространяется через клетки сердца.
"Если одна ячейка электрически возбуждена, а другая нет, возбужденная ячейка становится внутри положительно заряженной, а оставшаяся ячейка все еще остается отрицательно заряженной внутри. Как следствие, между ячейками возникает градиент напряжения," сказал автор Андре Клебер. "Если у вас есть градиент напряжения и путь с низким электрическим сопротивлением, будет течь местный ток."
Связи между ячейками, образующие путь с низким сопротивлением и способствующие прохождению тока, называются щелевыми соединениями. Каждый состоит из множества каналов, которые образуются, когда определенные белки одной клетки присоединяются и сливаются с белками другой клетки. Клебер сказал, что слияние белков выглядит так, будто кончики пальцев одной руки помещаются в пальцы другой руки.
Ученые исследуют свойства щелевых контактов и составляющих их белков, так называемых коннексинов. Клебер сказал, что одна из причин, по которой каналы с щелевыми соединениями интересны, заключается в том, что они представляют собой высокодинамичную систему в равновесии. Создание или синтез каналов равносильно разрушению.
"Оборот очень короткий," он сказал. "С одной стороны, система очень стабильна на протяжении всей вашей жизни. С другой стороны, если вы измеряете его, он постоянно колеблется в течение нескольких часов."
Белки, обнаруженные в щелевых соединениях, важны для процессов, не связанных напрямую с межклеточными связями, таких как функция митохондрий, которая создает энергию, и транспорт, который транспортирует молекулы от места синтеза к месту их действия во внутренней части клетки.
"Вы должны воздержаться от мысли, что, если вы определяете роль белка в организме, он выполняет только одну функцию," сказал Клебер. "Природа намного умнее людей."