Ludzkie serce pracuje nieprzerwanie. Dzień po dniu pompuje krew do całego organizmu, dostosowując się przy tym do najróżniejszych obciążeń. Dwa najnowsze badania pokazują, jak złożona jest ta zdolność adaptacyjna.

Badanie z udziałem ponad 11 000 osób sugeruje, że zwiększona ekspozycja na światło w nocy wiąże się ze zmianami w budowie i funkcjonowaniu serca. Jednocześnie drugie badanie prowadzi do niezwykłego odkrycia: po zawale serca serce dorosłego człowieka najwyraźniej potrafi faktycznie wytworzyć nowe komórki mięśnia sercowego. Oba badania dotyczą zupełnie różnych zagadnień. Razem jednak pokazują, że serce nie jest organem statycznym. Potrafi się zmieniać, reagować na stres i najwyraźniej zastępować uszkodzoną tkankę mięśniową – przynajmniej w ograniczonym zakresie.

Kiedy noc nie jest już ciemna

Sztuczne światło od dawna stanowi część codziennego życia wielu ludzi. Latarnie uliczne oświetlają dzielnice mieszkalne, światło wpada przez okna, urządzenia elektroniczne pozostają włączone przez całą noc, a smartfony lub telewizory są często używane tuż przed zaśnięciem, przy czym światła są często pozostawione włączone. Coraz częściej bada się długoterminowy wpływ tego sztucznie przedłużonego narażenia na światło na organizm.

Badanie przeprowadzone w ramach UK Biobank z udziałem 11 071 uczestników wykazało związek między wyższym poziomem narażenia na światło w nocy a zmianami w sercu. Badanie zostało przeprowadzone pod kierownictwem profesora Lu Qi z Uniwersytetu Tulane w Nowym Orleanie i opublikowane w czasopiśmie „European Heart Journal”.

Naukowcy postanowili dokładniej zbadać kwestię, która pojawiła się w wcześniejszych badaniach obserwacyjnych: jeśli ludzie są narażeni na większą ilość sztucznego światła w nocy i jednocześnie częściej obserwuje się u nich choroby sercowo-naczyniowe – czy można również wykryć konkretne zmiany w sercu?

Ekspozycję na światło mierzono przez siedem dni

Aby jak najobiektywniej zmierzyć ekspozycję na światło, uczestnicy przez siedem dni nosili czujnik na nadgarstku. Urządzenie rejestrowało natężenie światła, na które byli narażeni. Około trzy lata później uczestnicy przeszli badanie serca metodą rezonansu magnetycznego (MRI). Ta technika obrazowania pozwala uzyskać bardzo szczegółowy obraz budowy serca oraz ocenić różne aspekty jego funkcjonowania.

Następnie naukowcy porównali osoby o większej ekspozycji na światło w nocy z uczestnikami, którzy byli narażeni na bardzo niewielką ilość światła w nocy. Ujawniło to różnice w kilku obszarach serca.

Zmiany w lewej komorze

Szczególnie widoczne zmiany dotyczyły lewej komory. Ta komora serca pełni kluczową funkcję: pompuje krew bogatą w tlen do krążenia ogólnego. U osób narażonych na większe natężenie światła w nocy ścianka lewej komory była grubsza. Jednocześnie naukowcy stwierdzili różnice w zdolności mięśnia sercowego do kurczenia się podczas bicia serca. Zmiany zaobserwowano również w prawej komorze i lewym przedsionku.

Naukowcy przypisują te wyniki zjawisku znanemu jako przebudowa serca. Termin ten odnosi się do strukturalnej i funkcjonalnej adaptacji serca, która może wystąpić między innymi w odpowiedzi na długotrwały stres lub uszkodzenie. Należy jednak zauważyć, że badanie wykazuje statystyczny związek; nie dowodzi ono, że światło w nocy spowodowało zaobserwowane zmiany.

Rolę mogły odegrać również inne czynniki. Należą do nich na przykład nawyki związane ze snem, harmonogramy pracy, styl życia lub inne różnice zdrowotne między osobami o wysokim i niskim poziomie ekspozycji na światło w nocy.

Czy sypialnia powinna być jak najciemniejsza?

Autorzy towarzyszącej publikacji w czasopiśmie „European Heart Journal” postrzegają te wyniki jako powód do zwrócenia większej uwagi na środowisko nocne. W przypadku indywidualnego środowiska snu oznacza to przede wszystkim ograniczenie zbędnych źródeł światła. Zasłony zaciemniające mogą blokować światło z zewnątrz. Jasne lampy lub elektroniczne lampki sygnalizacyjne w sypialni można w razie potrzeby wyłączyć lub zasłonić.

Tematem dyskusji jest również rosnące zanieczyszczenie światłem w miastach. Oświetlenie uliczne, podświetlone budynki i inne sztuczne źródła światła zmieniają naturalną ciemność nocy. Potrzebne są jednak dalsze badania, aby ustalić, czy konsekwentne ograniczenie narażenia na światło w nocy może faktycznie zapobiegać chorobom sercowo-naczyniowym. A to prowadzi do kolejnego aspektu badań nad sercem: co tak naprawdę dzieje się, gdy serce zostało już poważnie uszkodzone?

Po zawale serca dochodzi do obumarcia tkanki mięśnia sercowego

Zawał serca występuje, gdy część mięśnia sercowego nie jest już wystarczająco zaopatrywana w krew i tlen. Jeśli przepływ krwi pozostaje zakłócony zbyt długo, komórki mięśnia sercowego obumierają. Konsekwencje mogą być trwałe. Martwa tkanka mięśnia sercowego jest w dużej mierze zastępowana tkanką bliznowatą. Może to upośledzać funkcję pompowania serca.

Dlatego przez długi czas uważano, że serce dorosłego człowieka ma jedynie niezwykle ograniczoną zdolność do tworzenia nowych komórek mięśnia sercowego. Zespół badawczy z Uniwersytetu w Sydney, Instytutu Baird oraz Królewskiego Szpitala im. Księcia Alfreda w Sydney dostarcza obecnie dowodów na to, że pogląd ten należy przynajmniej częściowo zrewidować.

Serce dorosłego człowieka może tworzyć nowe komórki mięśniowe

W badaniu opublikowanym w czasopiśmie „Circulation Research” sprawdzano, czy w mięśniu sercowym człowieka po zawale serca można znaleźć dowody na tworzenie się nowych komórek mięśnia sercowego. Naukowcom pod kierownictwem pierwszego autora, dr. Roberta Hume’a, udało się wykazać, że po zawale serca w sercu człowieka zachodzą procesy wskazujące na tworzenie się nowych komórek mięśnia sercowego.

Nie oznacza to jednak, że zawał serca po prostu samoczynnie goi się całkowicie. Zgodnie z aktualnym stanem badań naturalna regeneracja nie wystarcza do zastąpienia ilości tkanki mięśnia sercowego, która może zostać utracona podczas ciężkiego zawału serca. Jednak właśnie w tym tkwi potencjalne znaczenie tego odkrycia.

Serce samoczynnie się regeneruje – ale tylko w ograniczonym stopniu

Naukowcy zakładają, że po uszkodzeniu serce próbuje – przynajmniej częściowo – zastąpić utraconą tkankę mięśniową. Wcześniejsze badania wykazały już zwiększony podział komórek mięśnia sercowego u myszy po zawale serca. Nowe badania dostarczają teraz dowodów na to, że podobny proces zachodzi również u ludzi.

Z medycznego punktu widzenia fakt, że serce posiada pewną zdolność do regeneracji, ma mniejsze znaczenie. Znacznie ciekawsze jest pytanie, dlaczego ta zdolność jest niewystarczająca i czy można ją kiedyś w sposób ukierunkowany wzmocnić. Właśnie w tym miejscu pojawiają się badania nad regeneracją serca.

Niezwykły model badawczy: tkanka serca pochodząca od żywych pacjentów

Cechą charakterystyczną australijskiego badania jest sposób, w jaki naukowcom udało się zbadać ludzką tkankę serca. Pacjenci, którzy przeszli operację pomostowania tętnic wieńcowych w szpitalu Royal Prince Alfred Hospital i wyrazili zgodę na udział w badaniu, dostarczyli niewielkie próbki tkanki pobrane podczas zabiegu. Pozwoliło to badaczom zbadać zarówno chore, jak i mniej dotknięte chorobą obszary serca.

Próbki takie są szczególnie interesujące z punktu widzenia badań, ponieważ pochodzą bezpośrednio z żywych ludzkich serc. Dzięki temu naukowcy mogą badać procesy, które faktycznie zachodzą w ludzkim sercu – zamiast opierać się wyłącznie na modelach zwierzęcych lub sztucznie wytworzonych hodowlach komórkowych.

Jakie sygnały wyzwalają wzrost komórek mięśnia sercowego?

Kolejnym kluczowym krokiem jest teraz uzyskanie dokładniejszego zrozumienia mechanizmów leżących u podstaw zaobserwowanej regeneracji. Naukowcy zidentyfikowali między innymi w próbkach tkankowych białka, które są już znane z badań nad regeneracją serca u myszy. Takie cząsteczki mogą dostarczyć wskazówek dotyczących tego, które sygnały biologiczne sprzyjają tworzeniu się nowych komórek mięśnia sercowego.

Długoterminowym celem byłoby ukierunkowane wspieranie tych naturalnych procesów. Zamiast jedynie łagodzić objawy uszkodzenia mięśnia sercowego za pomocą leków lub leczyć skutki choroby, medycyna regeneracyjna mogłaby pewnego dnia spróbować pomóc samemu sercu w naprawie utraconej tkanki. Jednak medycyna wciąż jest daleka od osiągnięcia tego celu.

Niewydolność serca pozostaje poważnym wyzwaniem

Znaczenie tych badań staje się bardziej oczywiste, gdy weźmie się pod uwagę, co może się wydarzyć po przeżyciu zawału serca. Zawał serca niekoniecznie kończy się wraz z ostrym epizodem. Wynikające z niego uszkodzenia mogą w dłuższej perspektywie prowadzić do mniej efektywnej pracy serca. U niektórych pacjentów z czasem rozwija się niewydolność serca.

W przypadku niewydolności serca serce nie jest już w stanie dostarczyć organizmowi wystarczającej ilości krwi. Stan ten może znacznie obniżyć jakość życia i mieć poważne długoterminowe konsekwencje. W przypadku niektórych ciężkich postaci tej choroby jedną z opcji leczenia może być przeszczep serca. Jest to jednak rozwiązanie dostępne jedynie dla niewielkiej części osób dotkniętych tą chorobą – częściowo ze względu na niedobór odpowiednich narządów od dawców. Dlatego naukowcy poszukują sposobów na lepszą stabilizację uszkodzonych serc lub odbudowę utraconej tkanki mięśnia sercowego.

Dwa obszary badań – jedno kluczowe pytanie

Na pierwszy rzut oka te dwa badania mają ze sobą niewiele wspólnego. Jedno dotyczy sztucznego oświetlenia w nocy. Drugie bada zdolność serca do tworzenia nowych komórek mięśniowych po zawale serca. Jednak oba obszary badań ostatecznie skupiają się na zdolnościach adaptacyjnych mięśnia sercowego. Badanie dotyczące ekspozycji na światło dotyczy pytania, czy określone warunki środowiskowe wiążą się z długotrwałymi zmianami w sercu.

Z kolei badania nad regeneracją skupiają się na tym, jak serce reaguje na poważne uszkodzenia – oraz na tym, czy można wzmocnić jego naturalne mechanizmy naprawcze. W obu przypadkach serce nie jest po prostu niezmiennym organem. Jego struktura i funkcja mogą się zmieniać z upływem czasu.

Od profilaktyki do regeneracji

W tym zakresie badania przyjmują dwa różne podejścia. Z jednej strony mamy profilaktykę: jeśli pewne czynniki środowiskowe lub związane ze stylem życia rzeczywiście zostaną potwierdzone jako czynniki ryzyka, podjęte działania mogłyby pomóc w zmniejszeniu obciążenia układu sercowo-naczyniowego.

Z drugiej strony mamy regenerację: jeśli mięsień sercowy został już zniszczony, naukowcy poszukują sposobów na lepsze zrozumienie naturalnych mechanizmów naprawczych organizmu i potencjalne wykorzystanie ich w celach terapeutycznych.

Szczególnie australijskie badanie mogłoby stanowić w tym zakresie interesujący model badawczy. Jeśli naukowcom uda się ustalić, jakie sygnały stymulują komórki mięśnia sercowego człowieka do podziału i regeneracji po zawale serca, w dłuższej perspektywie mogłoby to doprowadzić do powstania nowych metod terapeutycznych. Czy takie terapie rzeczywiście uda się opracować, dopiero się okaże.

Jakie wnioski możemy z tego wyciągnąć już dzisiaj?

Oba badania stawiają przede wszystkim pytania badawcze – nie są to gotowe zalecenia terapeutyczne. Jeśli chodzi o ekspozycję na światło w nocy, nadal należy wyjaśnić, czy – i w jakim stopniu – to właśnie światło jest odpowiedzialne za zaobserwowane zmiany w sercu. Z kolei w badaniach nad regeneracją kluczowym wyzwaniem jest wywarcie wpływu na naturalną regenerację komórek mięśnia sercowego w taki sposób, aby osiągnąć efekt istotny z medycznego punktu widzenia.

W codziennym życiu można jednak wyciągnąć prostą zasadę: utrzymywanie sypialni w jak największej ciemności pomaga uniknąć niepotrzebnej ekspozycji na światło w nocy. W oparciu o aktualne wyniki badań jest to rozsądny środek służący stworzeniu środowiska snu jak najbardziej zbliżonego do naturalnego – nie należy jednak wyciągać z tego samego wniosku, że zapewnia to udowodnioną ochronę przed chorobami serca. W przypadku zawału serca lub istniejących problemów kardiologicznych nadal obowiązuje zasada: badania nad potencjalnymi zdolnościami regeneracyjnymi serca nie zastępują leczenia medycznego.

Być może najbardziej ekscytującym odkryciem wynikającym z aktualnych badań nie jest zatem to, że serce jest albo szczególnie wrażliwe, albo szczególnie zdolne do regeneracji. Wydaje się raczej, że obie te cechy są możliwe jednocześnie: serce potrafi dostosować się do stresu, może ulec trwałym zmianom w wyniku choroby – a mimo to najwyraźniej posiada większą zdolność do samonaprawy, niż od dawna zakładano. Kluczowym pytaniem na najbliższe lata będzie to, czy naukowcom uda się dokładnie zrozumieć i bezpiecznie wykorzystać te naturalne mechanizmy naprawcze ludzkiego serca.