Medfødt dårlig kondis kan gi alvorlig hjerteflimmer

Rotter kan avles fram til å bli født med enten god eller dårlig kondisjon. Dette gir en unik mulighet til å studere hvordan medfødte egenskaper påvirker risikoen for hjerte- og karsykdom. Siden 1996 har forskere i USA fostret opp rotter på denne måten, og endt opp med ei gruppe rotter som er dårlige til å løpe på tredemølle (LCR, «low-capacity runners») og ei gruppe som er tilsvarende gode (HCR, «high-capacity runners»).

Tidligere studier har vist at LCR-rotter har økt risiko for metabolsk syndrom, magefedme, redusert hjertefunksjon, forhøyet blodtrykk, insulinresistens, svekket glukosetoleranse, og forhøyede nivåer av triglyserider i blodet. Generasjon 20 av LCR-rottene levde også 45 % kortere enn samme generasjon HCR-rotter.

Lav kapasitet gav lekkasje av kalsium

Forskere ved NTNU i Trondheim testet nylig om rotter med medfødt dårlig fysisk kapasitet også har økt risiko for ventrikkelarytmi, en livsfarlig form for hjerteflimmer. Tilstanden kan forårsakes av at kalsium frigjøres ukontrollert fra sarkoplasmatisk retikulum (SR) i hjertemuskelcellene mens hjertet er i hvilefasen (diastole). Slik frigjøring har vist seg å skyldes økt følsomhet i reseptoren som slipper kalsium ut av SR, ryanodinreseptoren. Kalsium er avgjørende for at muskelceller kan trekke seg sammen, men opphopning i cellene kan føre til ukontrollerte sammentrekninger.

Ti LCR-rotter og ti HCR-rotter av 21. generasjon ble inkludert i studien. Det viste seg at lekkasjen av kalsium fra SR i diastole var 83 % høyere i isolerte hjertemuskelceller fra rottene med lav fysisk kapasitet sammenlignet med rottene med høy kapasitet. Videre undersøkelser viste at det var stoffet CaMKII (kalmodulin-avhengig proteinkinase II) som var hovedansvarlig for lekkasjen ved å øke følsomheten for ryanodinreseptorene.

Lav kapasitet gir dårlig hjertefunksjon

I tillegg var den diastoliske funksjonen – fyllingen av hjertet – svekket i LCR-rottehjertene, noe som skyldtes ineffektiv pumping av kalsium tilbake til SR fra cytosolen i cellen mellom hver sammentrekning. Det er ionepumpen SERCA2 som i hovedsak står for denne transporten, og forskerne fant ut at denne pumpekapasiteten var signifikant redusert i hjertemuskelcellene til lavkapasitetsrottene.

Likevel var det lavere konsentrasjoner av kalsium i cytosolen hos LCR-rottene enn hos HCR-rottene på slutten av hver hvilefase, noe som tyder på at kalsium lekker ut gjennom celleveggen i disse rottehjertene. Etter nye forsøk kunne forskerne sette denne lekkasjen i sammenheng med økt aktivitet av proteinet NXC, som frakter kalsium gjennom cellemembranen.

Også den systoliske hjertefunksjonen var redusert hos lavkapasitetsrottene, som kunne vise til 37 % lavere sammentrekningskraft enn høykapasitetsrottene.

Økt risiko for ventrikkelarytmi

Ved å kunstig øke slagfrekvensen i rottehjertene undersøkte forskerne så om den økte lekkasjen og dårlig regulerte strømmen av kalsium i hjertecellene hadde betydning for risikoen for å få ventrikkelflimmer. Hjertene fra alle de fem LCR-rottene som deltok i dette eksperimentet opplevde arytmier, mens dette bare gjaldt ett av fem rottehjerter i HCR-gruppa.

Forskerne kunne konkludere med at medfødt lav fysisk kapasitet førte med seg en rekke negative konsekvenser for rottehjertene, blant annet økt tilbøyelighet til ventrikkelarytmi. De mener det er svært sannsynlig at denne tilbøyeligheten henger sammen med den økte lekkasjen av kalsium fra SR i hjertemuskelcellene til disse rottene.