Süda ühendab oma funktsiooni täitmiseks elektrilise stimulatsiooni, biokeemilised signaalid ja reaktsioonid ning mehaanilise töö. Tallinna Tehnikaülikooli süsteemibioloogia labor koostöös Oslo Ülikooli haiglaga uuris hiljuti avaldatud teadustöös seost elektrilise ja biokeemilise signaali vahel ühes lihasrakus. Seda biokeemilist signaali kannab kaltsium, mis algatab mehaanilise töö. Enamik varasemaid uuringuid viitavad sellele, et meeste südamed näitavad suuremaid kaltsiumikontsentratsiooni kõikumisi, kirjutavad Tallinna Tehnikaülikooli süsteemibioloogia labori professorid Marko Vendelin ja Martin Laasmaa.

Meie koos Norra teadusrühmaga keskendusime isaste ja emaste hiirte südamelihasrakkude struktuursetele ning funktsionaalsetele erinevustele kaltsiumisignaalidele südamelöögi kestel. Kasutasime selleks tipptasemel mikroskoopiatehnikaid. Lootsime sellega paljastada soo-spetsiifilised erinevused, mis võiksid muuta või kinnitada meie vaateid südamefüsioloogias.

Üleminekut elektriliselt signaalilt keemilisele signaalile võimaldavad mitmed rakusisesed struktuurid. Nende hulka kuuluvad spetsiaalsed membraanstruktuurid (t-tuubulid) ja kaltsiumi vabastamise kanalid (RyR). Varasemalt on näidatud, et need struktuurid muutuvad südamehaiguste korral oluliselt. Küll aga on varasemad uuringud peamiselt tehtud isastel loomadel.

Käesolevas projektis keskendusime kaltsiumi signaalidega seotud olulistele raku struktuurielementidele. Uurisime seda, kuidas nende paigutus sugude vahel erineb ja kas see mõjutab südame kaltsiumisignaale.

Töö paljastas selle juures ootamatuid nüansse. Erinevalt varasematest uuringutest näitab see, et emashiirte südamelihase rakkudes on kõrgem elementaarsete kaltsiumivabastamise sündmuste ehk kaltsiumisädemete sagedus kõrgem. Erinevus varasemate uuringutega on ilmselt tingitud rakkude paremast käsitlemisest enne mõõtmist. Kaasaaegseid mikroskoopiatehnikaid kasutades leidsime, et emaste ja isaste hiirte südamelihasrakkude kaltsiumisädemete sageduste erinevused on tingitud RyR-ide paigutuse erinevustest.

Samuti näitasime erinevusi sugude vahel ka t-tuubulite võrgu paigutuses. Vaatamata ilmsiks tulnud erinevustele leidsime uuringuga, et emaste ja isaste hiirte südamelihasrakkude kaltsiumisiirded on tegelikult sarnased. Seega on leitud struktuursed erinevused tasakaalustatud tervetes rakkudes, põhjustades sarnast kaltsiumisignaali.

Sellest olenemata viitavad avastatud struktuursed erinevused emaste ja isaste hiirte südamelihasrakkude vahel potentsiaalsetele arusaamadele selle kohta, kuidas südamepatoloogiad võivad avalduda sooti erinevalt.

Küll aga vihjavad struktuursed erinevused emaste ja isaste hiirte südamelihasrakkude vahel soo-põhistele erinevustele südamepatoloogias. Varasemalt on näidatud, et RyR kogumid lagunevad isasloomadel südame haiguse jooksul väiksemateks osadeks. Meie uuring viitab sellele, et emasloomad on paremas algseisus, kuna nende RyR kogumid on suuremad ehk lagunemise mõju ei pruugi olla nii kriitiline.

Nende paljulubavate tulemuste põhjal arendatakse kõrgetasemelisi mikroskoopiameetodeid edasi ETAg-i rahastatavas projektis, mille raames uuritakse kaltsiumi signaaliülekande üksikasju südames nanoskaalal.

Kokkuvõtvalt öeldes heidab meie hiljutine uuring valgust erinevustele selles, kuidas käideldakse kaltsiumi käideldakse meeste ja naiste südametes struktuursel ja molekulaarsel tasandil. See mitte ainult ei parandameie arusaamist südamefüsioloogia vallas, vaid avab ka paljulubavaid võimalusi isikupärastatud lähenemiseks südame ravis, võttes arvesse soolisi erinevusi.

Artikkel ilmus ajakirjas Journal of Physiology. Uuringu läbiviimist toetas Eesti Teadusagentuur.