Сердце функционирует за счет электрической стимуляции, биохимических сигналов и реакций, и механической работы. В недавно опубликованном исследовании лаборатория системной биологии Таллиннского технического университета в сотрудничестве с Университетской больницей Осло изучала связь между электрическим и биохимическим сигналом в одной мышечной клетке — он переносится кальцием, который инициирует механическую работу.

Вместе с норвежской исследовательской группой исследователи из Эстонии сосредоточили внимание на структурных и функциональных различиях в сигналах кальция клетками сердечной мышцы самцов и самок мышей во время сердцебиения. Для этого ученые использовали самые современные методы микроскопии. "Мы надеялись выявить половые различия, которые могли бы изменить или подтвердить наши взгляды на физиологию сердца", – сообщают соавторы работы Марко Венделин и Мартин Лаасмаа.

Переход от электрического сигнала к химическому обеспечивается несколькими внутриклеточными структурами. К ним относятся специализированные мембранные структуры (Т-трубочки) и каналы высвобождения кальция (RyR). Ранее было показано, что они значительно изменяются при заболеваниях сердца. Однако предыдущие исследования в основном проводились на животных-самцах.

В новом проекте ученые сосредоточились на важных клеточных структурных элементах, связанных с сигналами кальция. Они исследовали, как их расположение различается у разных полов и влияет ли это на передачу сигналов кальция в сердце.

В работе выявились неожиданные нюансы. В отличие от предыдущих исследований, выяснилось, что клетки сердечной мышцы у самок мышей имеют более высокую частоту высвобождения кальция. "Разница с предыдущими исследованиями, вероятно, связана с лучшей обработкой клеток перед измерением. Используя современные методы микроскопии, мы обнаружили, что различия в частоте кальциевых искр в клетках сердечной мышцы между самками и самцами мышей обусловлены различиями в расположении RyR", – пишут исследователи.

При этом, результаты показали, что, несмотря на очевидные различия, транспортировка кальция в клетках сердечной мышцы самок и самцов мышей схожа. То есть структурные различия в здоровых клетках сбалансированы, что приводит к аналогичному сигналу кальция.

В то же время разница в строении позволяет предположить половые различия в сердечной патологии. Ранее было показано, что у самцов скопления RyR распадаются на более мелкие части при сердечных заболеваниях. Новая работа показывает, что самки находятся в лучшем исходном состоянии, поскольку их скопления RyR больше, а это означает, что последствия деградации могут быть не такими критическими.

"Таким образом, наше исследование проливает свет на различия в том, как кальций обрабатывается в мужских и женских сердцах на структурном и молекулярном уровне. Это не только улучшает наше понимание физиологии сердца, но и открывает многообещающие возможности для персонализированного подхода к кардиологической помощи с учетом гендерных различий", – пишут ученые.

Статья была опубликована в Journal of Physiology.