Новая система визуализации показывает, как женские и мужские сердца по-разному реагируют на гормон стресса

Новое исследование, опубликованное в Научные достижения показывает, что женские и мужские сердца по-разному реагируют на гормон стресса норадреналин. Исследование на мышах может иметь значение для сердечных заболеваний человека, таких как аритмии и сердечная недостаточность, а также для того, чтобы люди разного пола реагировали на лекарства.

Команда создала новый тип системы флуоресцентной визуализации, которая позволяет им использовать свет, чтобы увидеть, как сердце мыши реагирует на гормоны и нейротрансмиттеры в режиме реального времени. Мышей подвергали воздействию норадреналина, также известного как норадреналин. Норадреналин является одновременно нейротрансмиттером и гормоном, связанным с реакцией организма «бей или беги».

Результаты показывают, что сердца самцов и самок мышей вначале одинаково реагируют на воздействие норадреналина. Однако некоторые участки женского сердца возвращаются к норме быстрее, чем мужского, что приводит к различиям в электрической активности сердца.

Различия в электрической активности, которые мы наблюдали, называются реполяризацией в женских сердцах. Реполяризация относится к тому, как сердце перезагружается между каждым ударом сердца, и тесно связана с некоторыми типами аритмий».

Джессика Л. Колдуэлл, первый автор исследования

Колдуэлл — постдокторант факультета фармакологии Медицинской школы Калифорнийского университета в Дэвисе.

«Мы знаем, что существуют половые различия в риске определенных типов аритмий. Исследование выявило новый фактор, который может способствовать разной предрасположенности к аритмии у мужчин и женщин», — сказал Колдуэлл.

Сердечно-сосудистые заболевания являются основной причиной смерти в США

Сердечно-сосудистые заболевания являются основной причиной смерти как мужчин, так и женщин в Соединенных Штатах. На его долю приходится примерно 1 из каждых 4 смертей мужчин и 1 на каждые 5 смертей женщин в 2020 году. Несмотря на влияние на оба пола, кардиологические исследования в основном проводились на мужчинах.

В этом исследовании ученые интересовались факторами, которые могут способствовать развитию аритмии. Аритмии — это тип сердечного расстройства, при котором электрические импульсы, контролирующие сердцебиение, не функционируют должным образом. Они затрагивают от 1,5% до 5% населения.

Методы

В новой системе визуализации используется мышь под названием CAMPER, которая была генетически модифицирована, чтобы излучать свет во время очень специфической химической реакции в сердце. связывание цАМФ.

Молекула цАМФ (аббревиатура циклического аденозин-3′,5;-монофосфата) является промежуточным мессенджером, который превращает сигналы от гормонов и нейротрансмиттеров, включая норадреналин, в действие от клеток сердца.

Световые сигналы от мыши CAMPER передаются биосенсором, который использует перенос энергии флуоресцентного резонанса (FRET). Этот FRET-сигнал может быть получен с высокой скоростью и высоким разрешением с помощью новой системы визуализации, специально разработанной для сердца. Это позволяет исследователям регистрировать реакцию сердца на норадреналин в режиме реального времени, а также изменения электрической активности.

Этот новый подход к визуализации выявил различия в распаде цАМФ у самок и самцов мышей и связанные с этим различия в электрической активности.

Включение самок мышей приводит к открытиям

По словам Кристал М. Рипплингер, старшего автора исследования, исследователи не планировали изучать реакции, основанные на сексе. Но исследователи начали замечать закономерности различных реакций, что привело их к пониманию различий между полами.

Рипплингер, инженер-электрик и биомедицина, профессор кафедры фармакологии.

Когда она открыла свою лабораторию в Медицинской школе Калифорнийского университета в Дэвисе более десяти лет назад, она использовала исключительно самцов животных. Это было нормой для большинства исследований того времени. Но несколько лет назад она начала включать в свои исследования самцов и самок животных.

«Иногда данные между двумя полами совпадают. Но если данные начинают показывать различия, первое, что мы делаем, — это смотрим на половые различия. Использование мышей как самцов, так и самок выявило ключи к различиям, о которых мы даже не подозревали». Исследователи понимают, что нельзя экстраполировать результаты на оба пола, изучая только один», — сказал Рипплингер.

Она отмечает, что в текущем исследовании неясно, что могут означать различия в цАМФ и электрической активности.

«Реакция самок мышей может быть защитной, а может и нет. Но простое документирование того, что существует измеримая разница в реакции на гормон стресса, имеет большое значение. Мы надеемся узнать больше в будущих исследованиях», — сказал Рипплингер.

В число дополнительных авторов исследования входят И-Джу (Эрик) Ли, Лена Нго, Лянгуо Ван, Дональд М. Берс, Мануэль Ф. Наведо и Джули Боссайт из Калифорнийского университета в Дэвисе; Шериф Бахриз из Калифорнийского университета в Дэвисе и Университета Мансуры; Бинг (Рита) Сюй и Ян К. Сян из Калифорнийского университета в Дэвисе и штата Вирджиния, Северная Калифорния.

Эта работа была поддержана грантами от Национальных институтов здравоохранения, Американской кардиологической ассоциации и гранта за заслуги перед ветеранами.