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心脏有着全世界最惨烈的工作模式：007×365 。 你在“996”的时候 ， 你的心脏也在不声不响地陪你加班 。 这个老实的器官很少发声 ， 但回头讨要起“加班费”来 ， 可能直接会问你“要命” 。
撰文 | 孙琳钰
审校 | Clefable、 二七
社会高速运转 ， 不管是外卖小哥、程序员还是演员艺人、医护工作者 ， 各行各业中猝死事件都屡见不鲜 。 猝死事件中约80%为心源性猝死 ， 除本就患有心血管疾病的高危人群外 ， 熬夜加班导致睡眠不足 ， 也让越来越多看似健康的人暴露在出现恶性心律异常的危险中 。
现代医学认为熬夜会扰乱人体的自主神经系统和内分泌系统 ， 从而导致包括心脏在内的诸多器官的功能紊乱 。 近日 ， 在一篇发表于《自然·通讯》的论文中 ， 英国医学研究委员会剑桥分子生物学实验室（MRC Laboratory of Molecular Biology）的研究人员提出了熬夜诱发心律异常事件的新机制 。 他们发现 ， 除了受神经和内分泌系统的调控外 ， 心脏也有一个独立的“生物钟” 。 如果熬夜打乱了心脏的昼夜节律 ， 可能会直接导致心脏功能紊乱 。
心肌细胞的一天
自然状态下 ， 人一天中的心率是有明显起伏的 。 早晨起床时心率往往较快 ， 可达90~100次/分钟；情绪紧张或激烈运动时可达200次/分钟；而晚上深睡眠时心跳会降至50~60次/分钟 ， 大约只有火力全开状态下的30%~50% ， 这也算是心脏“忙里偷闲”的时间 。
过去认为 ， 心脏的这种节律主要受到自主神经系统的调控 。 交感神经会在清醒时兴奋加快心跳 ， 副交感神经在睡眠时兴奋能抑制心跳 ， 二者相互平衡制约来适应生理活动需求 。 然而 ， 在新生小鼠的原代心肌细胞和离体心脏中 ， 科学家却分别观察到了其放电频率和心跳存在着明显的12小时周期变化 。 在没有自主神经系统调控的培养皿里 ， 规律变化的放电频率意味着心肌细胞有着自主的节律 。


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细胞内的昼夜变化
心肌细胞经过兴奋-收缩耦联 ， 将起搏细胞传来的电信号转化为机械收缩 。 因此 ， 心肌细胞的活动直接依赖于细胞内外的离子（K+、Na+等）浓度差 。
科学家首先在小鼠的心肌细胞中观察到 ， 对电生理活动非常重要的K+、Na+和Cl-丰度（细胞内的相对离子浓度）确实有明显的昼夜节律变化 ， 这会直接影响心脏细胞的电生理活动 。 同时 ， 研究人员察觉到 ， 离子丰度的变化可能是在呼应另一种分子的昼夜节律 。
果不其然 ， 研究人员检测到心脏细胞中的可溶性蛋白也有非常相似的丰度振荡 ， 只不过蛋白的振荡节奏与离子完全相反：当细胞中可溶性蛋白丰度达到顶峰时 ， 细胞中的离子丰度反而达到低谷 。 数据表明 ， 离子浓度差变小也往往伴随着心肌细胞和离体心脏的兴奋 。
细胞活动、离子丰度和蛋白质丰度都在昼夜变化 ， 它们到底有什么样的关系呢？


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幕后调控者
有研究表明 ， 人体内约20%的蛋白质在一天中会有明显的浓度变化 。 蛋白质属于生物大分子 ， 其含量波动对细胞渗透压的影响是巨大的 。 当细胞内的蛋白质合成增加时 ， 其内部的物质浓度快速上升 ， 理论上有可能导致大量水分渗入 ， 进而胀破细胞 。 而实际上细胞体积在一天内不会有明显的变化——这也是细胞工作的重要基础 。 研究人员认为 ， 这其中一定有补偿机制来应对蛋白质浓度的昼夜节律 ， 对象很有可能就是细胞质中“充裕”的钾离子 。