Elektrische Signale zwischen einzelnen Herzzellen regulieren den Herzschlag

Elektrische Signale zwischen einzelnen Herzzellen regulieren den Herzschlag

Der Rhythmus in einem arbeitenden Herzen wird durch elektrische Impulse reguliert. Störungen dieses bioelektrischen Prozesses können zu Herzrhythmusstörungen oder Unregelmäßigkeiten im Herzschlag führen – eine häufige Erkrankung, die zu Krankheit und Tod führen kann.

In Biophysik Bewertungen, geben Forscher der Harvard Medical School ein aktuelles Update darüber, wie elektrische Impulse im Herzen von Zelle zu Zelle wandern.

Ein funktionierendes Herz zieht sich zusammen, um Blut in den Körper und die Lunge zu pumpen. Im Herzen fungiert ein Herzschrittmacher als elektrische Uhr und sendet ein Signal aus, das dem Herzen sagt, wann es sich zusammenziehen soll. Der gesamte Muskel bewegt sich zusammen, weil sich jede einzelne Zelle darin koordiniert und innerhalb kurzer Zeit zusammenzieht.

Dazu breitet sich der anfängliche elektrische Impuls, der vom Herzschrittmacher gesendet wird, schnell durch die Zellen im Herzen aus.

„Wenn eine Zelle elektrisch erregt wird und die andere nicht, wird die angeregte Zelle im Inneren positiv geladen und die ruhende Zelle ist im Inneren immer noch negativ geladen. Dadurch baut sich zwischen den Zellen ein Spannungsgefälle auf“, sagt Autor André Kléber. „Wenn Sie einen Spannungsgradienten und einen Pfad mit geringem elektrischem Widerstand haben, fließt ein lokaler Strom.“

Die Verbindungen zwischen Zellen, die den Pfad mit niedrigem Widerstand bilden und den Stromfluss erleichtern, werden als Gap Junctions bezeichnet. Jeder besteht aus vielen Kanälen, die gebildet werden, wenn bestimmte Proteine ​​einer Zelle andocken und mit den Proteinen einer anderen Zelle fusionieren. Kléber sagte, dass die Fusionsproteine ​​aussehen, als würden Sie die Fingerspitzen einer Hand auf die Finger der anderen Hand legen.

Die Wissenschaftler befassen sich mit den Eigenschaften von Gap Junctions und deren Bestandteilsproteinen, den sogenannten Connexinen. Laut Kléber sind Gap-Junction-Kanäle deshalb interessant, weil sie ein hochdynamisches System im Gleichgewicht sind. Die Schaffung oder Synthese der Kanäle entspricht der Zerstörung.

„Der Umsatz ist sehr kurz“, sagte er. „Einerseits ist das System ein Leben lang sehr stabil. Auf der anderen Seite, wenn man es misst, radelt es ständig in Zeiträumen von wenigen Stunden.“

Die Proteine ​​in Gap Junctions sind wichtig für Prozesse, die nicht direkt mit Zell-Zell-Verbindungen zusammenhängen, wie die mitochondriale Funktion, die Energie erzeugt, und den Transport, der Moleküle vom Ort der Synthese zu ihrem Wirkungsort im Zellinneren transportiert.

„Man muss sich von der Vorstellung fernhalten, dass, wenn man die Rolle eines Proteins im Körper definiert, es nur eine einzige Funktion hat“, sagte Kléber. „Die Natur ist viel, viel klüger als der Mensch.“