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 käivitab mehaanilise töö. Enamik varasemaid uuringuid viitavad sellele, et meeste südamed näitavad suuremaid kaltsiumikontsentratsiooni kõikumisi.

Meie koos Norra teadusrühmaga keskendusime isaste ja emaste hiirte südamelihasrakkude struktuursetele ja funktsionaalsetele erinevustele kaltsiumisignaalidele südamelöögi kestel, kasutades 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 oluliselt südamehaiguste korral. Küll aga on varasemad uuringud peamiselt tehtud isastel loomadel. Selles projektis keskendusime kaltsiumi signaalidega seotud olulistele raku struktuurielementidele ning 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 elementaarsete kaltsiumivabastamise sündmuste ehk kaltsiumisädemete sagedus kõrgem. Erinevus varasemate uuringutega on ilmselt tingitud rakkude paremast käsitlemisest enne mõõtmist. Kasutades kaasaaegseid mikroskoopiatehnikaid 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 leitud 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 isaste loomade väiksemateks osadeks südame haiguse jooksul. Siis 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 Eesti Teadusagentuuri rahastatavas projektis, mille raames uuritakse kaltsiumi signaaliülekande üksikasju südames nanoskaalal.

Kokkuvõtvalt öeldes heidab meie hiljutine uuring valgust erinevustele selles, kuidas käideldakse kaltsiumi meeste ja naiste südametes struktuursel ja molekulaarsel tasandil. See mitte ainult ei süvenda meie 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.

Kui sulle pakuvad huvi taolised teemad ning sooviksid tulevikus ka midagi sarnast uurida, tule loodusteaduskonda õppima, loe täpsemalt sisseastumise kohta siin: www.taltech.ee/loodusteaduskond/sisseastujale