Investigadores han descubierto un sistema de transporte de iones en células cardíacas el cual ayuda al corazón de los mamíferos a mantenerse sincronizado con los ritmos circadianos.

Día y noche

Los ritmos circadianos son cambios físicos, mentales y conductuales en el cuerpo basados en el tiempo, concretamente, en ciclos de aproximadamente 24 horas. Estos ciclos, presentes de una u otra forma en todos los animales y plantas, regulan el sueño y la vigilia, el metabolismo y los procesos cognitivos.

Por lo tanto, todo nuestro organismo está ligado a este reloj biológico, aunque algunos órganos lo están más que otros. Por ejemplo, el corazón está íntimamente relacionado con nuestros ciclos circadianos, ya que exhibe una frecuencia elevada por la mañana y disminuye por la noche mientras dormimos. La forma en que el corazón facilita los cambios en el ciclo a lo largo del día sigue siendo un misterio.

Sin embargo, un descubrimiento publicado en Nature Communications ha demostrado en células cardíacas aisladas de corazones de ratones que los ritmos circadianos existen en algún nivel en el corazón, de manera tan arraigada que alcanza el nivel macromolecular.

Proteínas e iones

Entre el 6 y el 20% de las proteínas celulares están bajo control circadiano y sintonizan la función de las células con los ciclos ambientales diarios. La relación entre las proteínas intracelulares y el ciclo circadiano es estrecha pero no habíamos notado antes qué tanto.  Las proteínas garantizan la viabilidad celular, incluso mantienen el volumen de las células dentro de sus límites, a través de un sistema de transporte activo de iones.

Investigadores del Laboratorio MRC de Biología Molecular de la Universidad de Cambridge fueron los descubridores de este sistema de transporte en células cardíacas de ratones, el cual permite que las células alteren significativamente su concentración de iones de potasio (K), sodio (Na) y cloro (Cl) entre el día y la noche. Estos cambios son particularmente especiales porque permiten a la frecuencia del corazón variar a lo largo del día, ciñéndose a los ciclos ambientales.

«El aumento de iones intracelulares se produce al final de la fase de descanso (noche para los seres humanos) y admite que el corazón acelere su frecuencia cardíaca. Así, se prepara para el aumento de la carga cardiovascular impuesta por las actividades diarias«, explica Alessandra Stangherlin, autora principal.

«En las células cardíacas, el cambio en los gradientes de Na, K y Cl a través de la membrana plasmática es suficiente para generar una variación en la hora del día durante la activación del potencial de acción. Esto ocurre tanto in vitro como in vivo, incluso cuando las señales del sistema nervioso están bloqueadas».

De esa forma el corazón se mantiene en equilibrio, es decir en homeostasis, pues evita que en el citosol de las células cardíacas se aglomeren las macromoléculas. «Este mecanismo de control homeostático protege contra variaciones en el volumen celular», dice Stangherlin.

Efectos en la salud

Futuras investigaciones explorarán cómo estos relojes celulares afectarían la salud de personas vulnerables, como los trabajadores por turnos, que son muy activos por la noche.

«Creemos que cuando los relojes circadianos del corazón se desincronizan de los del cerebro, nuestro sistema cardiovascular puede ser menos capaz de lidiar con el estrés diario de la vida laboral», señala John O’Neill, coautor del estudio. «Esto probablemente hace que el corazón sea más vulnerable a la disfunción».

Además, O’Neill afirma que el reciente hallazgo permite seleccionar de manera más efectiva los tratamientos contra afecciones cardiovasculares. Es decir, mediante la administración de medicamentos en momentos adecuados del día, se podrían agudizar las terapias y obtener mejores resultados.