Ritme sirkadian adalah proses biologis yang menunjukkan osilasi endogen sekitar 24 jam. Ritme ini banyak diamati pada hewan, tumbuhan, bakteri, dan bahkan sel yang dikultur. Mereka didorong oleh sekelompok gen yang disebut gen jam.
Jam sirkadian ada sebagai jam pusat di nukleus suprachiasmatic (SCN) di hipotalamus, dan jaringan perifernya berfungsi sebagai jam perifer. SCN menerima input cahaya dari retina dan kemudian mentransmisikan informasi fotik ke sinyal neuronal dan / atau humoral yang mengatur berbagai perilaku dan ritme biologis, seperti tidur-bangun, lapar, suhu tubuh, dan siklus sekresi hormonal. Meskipun SCN menyinkronkan waktu internal di berbagai jaringan, semakin banyak bukti dari percobaan in vitro dan ex vivo telah menunjukkan bahwa jam periferal dapat berfungsi secara mandiri tanpa sinyal sentral atau sistemik.
Jam sirkadian dalam sistem kardiovaskular.
Ekspresi sirkadian dari gen jam di jantung dan aorta tikus pertama kali dijelaskan pada tahun 2001. Baru-baru ini, resolusi temporal yang tinggi dari data RNA-seq digunakan dan ditemukan bahwa 6 dan 4% gen Pengkode protein menunjukkan ritme sirkadian dalam transkripsi di jantung dan aorta tikus, masing-masing. Eksperimen ex vivo menunjukkan fungsi jantung dan aorta tikus yang bervariasi tergantung pada waktu pengambilan jaringan. Selain itu, hati manusia juga ditemukan mengekspresikan gen jam dengan cara yang peka terhadap waktu. Jam fungsional juga diekspresikan dalam sel endotel yang dikultur dan sel otot polos pembuluh darah. Untuk mempelajari peran jam sirkadian dalam sistem kardiovaskular, beberapa caral tikus baru-baru ini dibuat dengan penghapusan gen jam spesifik jaringan.
Meskipun semua jenis sel dalam sistem kardiovaskular memiliki jam molekuler yang utuh, jam periferal ini harus berkoordinasi dengan jam pusat untuk menyinkronkan respons jantung dan pembuluh darah terhadap variasi diurnal di lingkungannya. Gangguan siklus normal siang dan malam, seperti jet lag, menyebabkan desinkronisasi antara jam pusat dan perifer, heterogenitas kinetika entrainment antara organ yang berbeda, dan deregulasi gen jam. Karena jam sirkadian mengontrol sejumlah besar gen yang dikendalikan oleh jam spesifik jaringan, gangguan mekanisme ini akan memulai reaksi berantai yang akan mengakibatkan gangguan berbagai produk biokimia dan fisiologis, yang berpotensi berkontribusi terhadap kejadian penyakit kardiovaskular.. Misalnya, dengan menggunakan caral tikus dengan hipertrofi jantung yang diinduksi oleh tekanan berlebih, ditemukan bahwa perubahan ritme saat mencit dalam kondisi cahaya 10 jam: kondisi kegelapan 10 jam berdampak negatif pada struktur dan fungsi jantung. penyakit, serta perubahan ekspresi gen jam. Memulihkan ritme siang hari 24 jam yang normal dapat menyelamatkan perubahan ini, menunjukkan bahwa mempertahankan ritme normal sangat penting untuk kesehatan kardiovaskular, setidaknya pada mamalia.