A. Soosaar ¤¤ Märkmeid füsioloogiast 2022–
HCN kanalid, organismi enda tsükliliste protsesside käivitamine ja erinevatel aegadel tehtud uuringute tulemuste sobi(ta)mine
Lisaks TRP ioonkanalite suurele perekonnale kohtab füsioloogia ajakirjade värsketes sisudes hulgaliselt kirjatöid HCN ehk hüperpolarisatsioonist aktiveeritud tsüklilisest nukleotiidist juhitud kanalite (hyperpolarization-activated cyclic nucleotide–gated channels) kohta. Nagu nimestki näha, mõjutavad HCN kanalite seisundit ja nende võimet juhtida läbi membraani ioone ja seeläbi elektrivoolu nii membraanipotentsiaali muutumine hüperpolarisatsiooni suunas kui interaktsioon rakusiseste reguleerivate tsükliliste nukleotiididega. Ioonide liikumisel läbi nende kanalite tekib üks lühiaegne elektrivool, mida on hakatud veidraks (funny) kutsuma ja mis depolariseerib membraani kuni uue aktsioonipotentsiaali tekkimiseni. Seega ei lase need kanalid erutuvate rakkude membraanipotentsiaalidel üldse püsida ja viivad rakke aga uute erutusteni ehk siis tagavad niisuguste rakkude regulaarset erutumist. Et nende kanalite käitumine on mõjutatud rakusiseste tsükliliste nukleotiidide (cAMP, cGMP) sisaldusest, loob see seos omakorda võimaluse mainitud regulaarsuse ajalisi näitajaid muuta ehk siis seda reguleerida vastavalt organismi vajadustele. Nende kanalite 4 alatüüpi (HCN1–HCN4) on tublid rütmilisuse genereerijad (vt lähemalt Mishra & Narayanan, 2023) nii südame erutuse tekke ja juhtesüsteemis kui kesknärvisüsteemi erinevates närvivõrkudes, kuid et nende avastamise lugu alustatakse tavapäraselt kanaleid endid veel mainimata Noma ja Irisawa 1976. a ilmunud tööga, milles kirjeldati veidrat membraani hüperpolarisatsiooniga käivitunud depolariseerivat voolu küüliku südame SA-sõlme koes, siis keskendugem selles loos järgnevalt südame asjadele. Sealt edasi algas mitmel pool intensiivne uurimistöö avastatud nähtuse enda ning selle aluseks olevate eriliste ioonkanalite struktuuri ja sellest lähtuvate protsesside täpsemaks selgitamiseks, mis on südame autorütmia tänapäevase mõistmise keskmes. Südame talitluse kontekstis on uuringute käiku ja teadmiste arengut mitmel korral (Frontiers in Physiology, 2020 ja Journal of Physiology, 2025) kaardistanud Dario DiFrancesco, kes kindlasti on üheks võtmeisikuks selle teemaga tegelejate kogukonnas.
Aga südame autorütmia avastamise lugu – see nii eriline füsioloogia teema – on alanud ju palju varem. Kui lasin ChatGPT-l sellest kokkuvõtte teha, siis alustas see ehk isegi liiga kaugelt, Harveyst ja Galvanist, ja liikus siis kohe 19. ja 20. sajandi vahetusse, kui südame erutuse tekke ja juhtimise süsteemi põhiosi avastasid His, Tawara, Keith ja Flack ning EKG võttis kasutusele Einthoven. Väga hea tunne oli tutvuda nende meeste mitmete alust rajavate töödega, ilma et olnuks vajadust arvuti tagant tõusta. Siiski tuli tehisarule meelde tuletada Hermann Stanniuse kuulsat 2 ligatuuri 19. sajandi keskpaigast, mis lihtsasti ja efektselt demonstreerisid mitmeid südame automatismi põhiasju. Ja siis oligi tehisaru jõudnud loo alguses mainitud 1970. aastate sündmusteni. DiFrancesco ja Saponaro eespool mainitud 2025. a ülevaade toob veidra voolu ja HCN kanalite näitel välja ühe väga olulise asjade omavahelise klappimise aspekti füsioloogia ajaloolilises arengus: nimelt on organismides toimuvat uuritud eri aegadel väga erinevate vahenditega ja sel hetkel olemasoleva teadmiste pagasiga, kuid mistahes ajal ausalt tehtud uuringute tulemused peavad omavahel klappima ning füsioloogia tervikpilte looma ja nende sisu kontrollima – ja see tekitab füsioloogile füsioloogias vaimset naudingut!
16. märts 2025