近日，一篇刊登在國際雜誌Heart Rhythm上題為「A circadian clock in the sinus node mediates day-night rhythms in Hcn4 and heart rate」的研究報告中，來自曼徹斯特大學等機構的科學家們通過研究揭示了心跳在夜晚變慢的原因和分子機理。文章中，研究人員對90多年前科學家們關於調節晝夜節律機制的共識提出了根本性的挑戰。
長期以來，迷走神經（vagus nerve）被認為是導致夜間機體心率變慢的主要原因。迷走神經是心臟自主神經系統中的一種神經，其能供應包括心臟在內的多種內臟器官。文章中，研究人員通過對小鼠和大鼠進行研究後發現，迷走神經或許並不太可能直接參與其中。相反，心臟的天然起搏器—竇房結（sinus node）或許擁有自己的生物鐘。研究者指出，竇房結或許知道何時是晚上，並能相應地減慢心率。這項研究中，研究人員對這一基本的生物學問題有了新的認識，即為什麼心率在夜間會變慢，以及為何當我們處於睡眠狀態時會出現心率過緩的危險情況。研究者表示，一種名為HCN4（一種控制心率的關鍵蛋白）的通道在白天和夜晚的不同時間的改變或許能夠解釋心率所發生的改變。利用藥物伊伐布雷定（一種治療心絞痛的療法）來阻斷HCN4通道或許就能消除晝夜之間機體的心率差異。此外，研究者還揭示了一種名為BMAL1的時鐘基因作為HCN4通道的調節子的關鍵角色，相關結果未來或有望幫助開發新型療法來治療人群在睡眠時所遭受的心律失常等狀況。儘管本文研究是在小鼠和大鼠機體中進行，但HCN4通道和時鐘基因在所有哺乳動物中都扮演著相類似的角色，這就是為何這項具有普遍意義的原因。研究者Alicia D'Souza博士說道，當我們處於睡眠狀態時心率會變慢，甚至會出現心跳之間的停頓，在精英運動員身上也同樣如此--有記錄的最長的停頓時間是15秒。這項研究中，研究人員首次檢測了一種替代假說，即心臟的內在起搏器—竇房結存在一種晝夜節律鍾。本文研究表明，在小鼠體內確實如此，這也解釋了為何人群機體夜間的心率較慢，這些心率調節的基本機制在哺乳動物（包括人類）中是保守的。竇房結能產生導致心臟跳動的電脈衝，其由心臟右上腔上部的細胞群組成，此前關於迷走神經對心臟的影響假設是基於一種名為心率變異分析(heart rate variability，HRV)的技術。這項研究中，研究人員使用了一系列測定方法來評估心臟起搏器的電活性和基因表達特性，其中包括研究心率和活動水平，並進一步探索離子電流、蛋白質和稱之為轉錄因子的調節性蛋白。研究者Cali Anderson說道，眾所周知，人類的靜息心率會在24小時內發生變化，而且白天要比晚上高。但多年來，機體心率的日常變化（我們認為過於簡單化）被認為是夜間迷走神經更加活躍的結果。未來，這些研究發現可能對於研究人員理解和治療心率紊亂的方式上具有重要的意義和應用價值。最後研究者表示，本文研究結果挑戰了近一個世紀以來科學界關於心率如何被調節的共識，夜間心率較慢本身對於大多數人而言是很正常的，但理解心臟基本功能的分子機制是解決關於心率紊亂等複雜問題的關鍵基礎。而讓研究人員擔心的是，由於COVID-19疫情所造成的影響，未來資助此類研究的資金來源可能會受到威脅，而公眾繼續支持此類研究要比以往任何時候都重要，這樣研究人員才能夠繼續深入研究來幫助治療並預防人群中心臟病和循環系統疾病的發生。（來源：生物谷）
參考資料：
1 Alicia D』Souza， Yanwen Wang，Cali Anderson， et al. A circadian clock in the sinus node mediates day-night rhythms in Hcn4 and heart rate， Heart Rhythm (2020). DOI：10.1016/j.hrthm.2020.11.026
2 Scientists discover why the heart slows down at night by Michael Addelman， University of Manchester.
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