Eesti jonn aitas avastada südame saladuse


Juba saja aasta eest teati, millise reegli järgi on seotud südame maht ja võimsus. Kuid alles nüüd sai selgeks selle sõltuvuse peenem tagamaa. Südame saladuse avastajate seas on ka mitu Eesti teadlast.

Kui tunnete, et teil on süda kurgus või et süda jätab löögikese vahele, siis teadke, et põhjust ei tule otsida mitte niivõrd teie ajust kui südamest enesest. Sest süda on meie organitest ainus sõltumatu ja iseseisev organ, mis juhib iseennast ja hoiab iseenda ka pidevalt käigus. Süda on sõltumatum kui mõni suurriik. Süda ei ole kellelegi võlgu, või kui, siis vaid juhul, mil see peab iseenda ellujäämise huvides oma jõudluse nii väikeseks tegema, et ülejäänud organism ei suuda enam teha tööd, vaid ainult vegeteerida.

Saja-aastane pealetung

Teadmine, kuidas süda töötab, oli juba saja aasta eest. Sakslane Otto Frank 1895. aastal ja inglane Ernest Starling 1914. aastal töötasid välja seaduse, mis kannab nende nime. Franki-Starlingi seadus on siiani südameuurijatele südamelähedane. Mida rohkem tuleb südamesse verd, seda rohkem süda paisub, südamelihas pikeneb ja südame kokkutõmbeenergia suureneb.

Põhiosa verest on veenides ja skeletilihastes. Kui lihased tööd tehes kokku tõmbuvad, siis surutakse rohkem verd südamesse. Ja südamel ei jää muud üle, kui hakkama saada. Süda peab tasakaalustama vereringe uue vajaduse. Selle maht suureneb ja võimsus samuti. Frank ja Starling tegid kindlaks, et südame mahu suurenedes suureneb südame kokkutõmbejõud ja südame töö võimsus lihtsa reegli järgi. Kui maht suureneb kaks korda, siis suureneb ka südame võimsus kaks korda. Kui südame maht suureneb neli korda, suureneb ka südame võimsus neli korda. Sõltuvus on lineaarne, lihtsaim võimalikest.

“Ja sada aastat läks aega, kuni meie kirjeldasime, kuidas see tegelikult toimub,” ütleb mulle Valdur Saks, teadlane, kelle kohta pole sugugi kerge otsustada, millist teadusharu ta esindab. Bioloogiat, matemaatikat, füüsikat, keemiat? Aga Valdur Saksa puhul polegi see oluline. Sest kolmkümmend aastat on tema ja tema lähemad kolleegid – “maffia”, nagu ta ütleb –, juhindunud süsteemse lähenemise ideoloogiast. See on loogika, mis kinnitab, et üks pluss üks ei ole kaks, vaid kaks pluss “veel midagi”. Ja see “veel midagi” andiski Valdur Saksale ja tema Prantsuse, Ameerika ja SŠveitsi sõpradele võtme, millega nad muukisid lahti südame saladuse. “Kogu probleemi lahendamiseks oli vaja integreeritud lähenemisviisi. Vaatad ühte raku osa, teist raku osa, paned kõik kokku ja lõpuks kirjeldad. See on süsteemne bioloogia,” ütleb Saks lihtsalt.

Veel viis aastat tagasi võimutsesid bioloogiamaailmas reduktsionistid, kes süsteemse lähenemise tegelasi ironiseerisid: kui ei mõista, mis toimub, siis räägid süsteemist.

Praegu on maailmas alanud süsteemse bioloogia buum. Saksa jaoks algas see juba kolm aastakümmet tagasi. Eesti teaduste akadeemia akadeemikut Valdur Saksa pole Eestis just sageli kohatud ega kohta ka. Tema alustas 1970. aastatel Moskvast (“seal sai lävida ameeriklaste ja prantslastega”), töötab praegu Prantsusmaal Grenoble’is ja juhatab bioenergeetika laborit keemilise ja bioloogilise füüsika instituudis Tallinnas. Süsteemne lähenemine vajab globaalset meeskonda.

Süsteemne lähenemine tõi võidu

Märtsis avaldas tunnustatud füsioloogiaajakiri Journal of Physiology Valdur Saksa ning tema SŠveitsi, Prantsuse ja Ameerika sõprade artikli südame bio-

energeetikast, mis on praeguseks jõudnud juba esimesi laineid lüüa. Autorite seas on ka noor eestlane, Saksa kunagine doktorant Marko Vendelin. Artikkel oli ajakirjas märtsikuus loetavuselt esimene. Ja miks see ei oleks ka pidanud nii olema, kui südamelihaste töö, õieti see, kuidas nad saavad energiat, oli siiani mõistatus.

Matemaatiline modelleerimine üksi muutub arvutimänguks, kui ei ole kõrval tõsist eksperimenti. “Meie tohutu suur eelis on see, et meil on väga hea eksperiment paljudes laborites ja tõsine modelleerimine. Meie uurime näiteks fermentide süsteemid läbi, kirjeldame ja vaatame, mida arvuti ütleb, ja pärast kontrollitakse roti ja hiire südame peal, kuidas ennustus käitub,” ütleb Saks. Matemaatilises modelleerimises oli abiks akadeemik Jüri Engelbrechti uurimisrühm küberneetika instituudis, eksperimente tehti ka koostöös professor Enn Seppeti uurimisrühmaga Tartu ülikoolis.

Loe veel

Südamelihas on eriline lihas, mis peab kogu aeg töötama. Sul ei ole võimalik seda korrakski välja lülitada. Hinge võid kinni hoida, aga tahtlikult südant seisma ei pane. Käelihast saad puhata. Selle tööd reguleerib kesknärvisüsteem. Mõtled, siis liigutad. Südamelihas on aga autonoomne. Aju seda ei juhi, ainult moduleerib. Südamel on väike rakkude kogum südamerütmur, ja see on nagu patarei, mis kogu aeg automaatselt polariseerub ja depolariseerub. Ja südamerakud on väga tõhusalt üksteisega seotud, nõnda et elektriline signaal levib silmapilkselt üle südame.

Aju antud modulatsioon aga näitab südamele, et kui näed hunti, on vaja kiiresti jooksma hakata. Puperdav süda annab lihastele enam verd ja jõudlust. Südame juures on baroretseptorid, mis annavad kesknärvisüsteemile infot. Kui vererõhk läheb liiga kõrgeks, siis süda lööb selle ise alla, hakates aeglasemalt lööma.

Otsi viga ülekandes

Südamelihased võivad anda organismile tippkoormusel 20 korda rohkem verd kui rahu-

asendis. Võimsuse suurenemise tagab rakusisene mehhanism. See oli teadmata, kuidas see toimib, mis signaalid seal liiguvad. “Kui lihase lineaarsed mõõtmed suurenevad, siis rakusisesed interaktsioonid tugevnevad ja suureneb tundlikkus kaltsiumi suhtes. Aktivatsioon sõltub lihase pikkusest. Mida pikem, seda paremini kaltsiumi tunneb. Samuti hakkab kiiremini tööle hingamine. Seeläbi saavad lihased enam energiat. Meie püüdsime kokkutõmbumise ja ioonpumpade omavahelised seosed kirja panna,” selgitab Saks.

Kogu süsteemi patoloogilised muutused viivad alati südamehaigusteni. Seega aitab Saksa ja ta kolleegide saavutus ka arstiteadust. Artikli lõpuosas seletataksegi, milliste haigusteni nende süsteemide rikkumine viib. “Kui ülekandesüsteemid lähevad rikki, mehhano-energeetiline sünkroniseerimine häirub, langeb südame kokkutõmbejõud ja tekivad rütmihäired,” ütleb Saks.

Kui raku membraanide ioonkanalid, mille kaudu tuleb kaltsium sisse, sulguvad kiiremini kui vaja, tuleb kaltsiumi vähem ja koostöö laguneb. Rütm häirub. Rütmihäirete ja südame jõudluse languse põhjus on seega energeetiline. “See on esmakordne selgitus sellele probleemile – miks südamel mõne haiguse puhul, mida nimetatakse südamepuudulikkuseks, jõud kaob,” ütleb Saks.

Jäta kommentaar
või kommenteeri anonüümselt
Postitades kommentaari nõustud reeglitega
Loe kommentaare Loe kommentaare