挑战近100年来科学界研究共识！科学家揭示人类机体心率夜间变慢的原因和分子机理！

窦房结也有自己的生物钟！

近日，一篇刊登在国际杂志Heart Rhythm上题为“A circadian clock in the sinus node mediates day-night rhythms in Hcn4 and heart rate”的研究报告中，来自曼彻斯特大学等机构的科学家们通过研究揭示了心跳在夜晚变慢的原因和分子机理。文章中，研究人员对90多年前科学家们关于调节昼夜节律机制的共识提出了根本性的挑战。

长期以来，迷走神经（vagus nerve）被认为是导致夜间机体心率变慢的主要原因。迷走神经是心脏自主神经系统中的一种神经，其能供应包括心脏在内的多种内脏器官。文章中，研究人员通过对小鼠和大鼠进行研究后发现，迷走神经或许并不太可能直接参与其中。相反，心脏的天然起搏器—窦房结（sinus node）或许拥有自己的生物钟。研究者指出，窦房结或许知道何时是晚上，并能相应地减慢心率。

这项研究中，研究人员对这一基本的生物学问题有了新的认识，即为什么心率在夜间会变慢，以及为何当我们处于睡眠状态时会出现心率过缓的危险情况。

研究者表示，一种名为HCN4（一种控制心率的关键蛋白）的通道在白天和夜晚的不同时间的改变或许能够解释心率所发生的改变。利用药物伊伐布雷定（一种治疗心绞痛的疗法）来阻断HCN4通道或许就能消除昼夜之间机体的心率差异。此外，研究者还揭示了一种名为BMAL1的时钟基因作为HCN4通道的调节子的关键角色，相关结果未来或有望帮助开发新型疗法来治疗人群在睡眠时所遭受的心律失常等状况。尽管本文研究是在小鼠和大鼠机体中进行，但HCN4通道和时钟基因在所有哺乳动物中都扮演着相类似的角色，这就是为何这项具有普遍意义的原因。

图片来源：摄图网

研究者Alicia D'Souza博士说道，当我们处于睡眠状态时心率会变慢，甚至会出现心跳之间的停顿，在精英运动员身上也同样如此--有记录的最长的停顿时间是15秒。这项研究中，研究人员首次检测了一种替代假说，即心脏的内在起搏器—窦房结存在一种昼夜节律钟。本文研究表明，在小鼠体内确实如此，这也解释了为何人群机体夜间的心率较慢，这些心率调节的基本机制在哺乳动物（包括人类）中是保守的。

窦房结能产生导致心脏跳动的电脉冲，其由心脏右上腔上部的细胞群组成，此前关于迷走神经对心脏的影响假设是基于一种名为心率变异分析(heart rate variability，HRV)的技术。这项研究中，研究人员使用了一系列测定方法来评估心脏起搏器的电活性和基因表达特性，其中包括研究心率和活动水平，并进一步探索离子电流、蛋白质和称之为转录因子的调节性蛋白。

研究者Cali Anderson说道，众所周知，人类的静息心率会在24小时内发生变化，而且白天要比晚上高。但多年来，机体心率的日常变化（我们认为过于简单化）被认为是夜间迷走神经更加活跃的结果。未来，这些研究发现可能对于研究人员理解和治疗心率紊乱的方式上具有重要的意义和应用价值。

最后研究者表示，本文研究结果挑战了近一个世纪以来科学界关于心率如何被调节的共识，夜间心率较慢本身对于大多数人而言是很正常的，但理解心脏基本功能的分子机制是解决关于心率紊乱等复杂问题的关键基础。而让研究人员担心的是，由于COVID-19疫情所造成的影响，未来资助此类研究的资金来源可能会受到威胁，而公众继续支持此类研究要比以往任何时候都重要，这样研究人员才能够继续深入研究来帮助治疗并预防人群中心脏病和循环系统疾病的发生。

参考资料：

【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

•  槟榔之殇：如果人生可以重来，你还嚼槟榔么？