Døgnrytme, også kendt som kroppens indre ur, koordinerer timingen af biokemiske, fysiologiske og adfærdsmæssige processer. Afbrydelser af dette ur kan forårsage adskillige sygdomme, herunder kræft, kardiovaskulære tilstande og modtagelighed for infektioner.
Hvile-vågen-cyklussen er nu bedre forstået takket være forskning fra University of Massachusetts Amherst på genetiske mutationer, der påvirker døgnrytmer. Dette arbejde giver også et nyt perspektiv på, hvordan man studerer menneskelig sygdom og i sidste ende skaber nye medicinske behandlinger.
Neurobiolog Eric Bittman, professor emeritus i biologi, sagde: "Vi studerer to mutationer, som begge påvirker vores evne til at reagere på skift i lysets cyklus. Begge fremskynder uret. De afslører, hvor sårbare vi er over for forstyrrelser i lyset: mørke tidsplan."
Forskere identificerede en recessiv mutation, som de kalder Duper, som en defekt i syriske hamsters døgnregulerende gen Cryptochrome 1 (CRY1). De forbedrede hamstergenomudkastet ved hjælp af hurtig homozygositetskortlægning, hvilket resulterede i en banebrydende genetisk forskningsmodel til undersøgelse af menneskelige lidelser.
Undersøgelsesholdet fokuserer på virkningerne af stress hos genetisk modificerede hamstere i en opfølgningspapir netop offentliggjort i PNAS. Forskerne fandt tidligere ikke-anerkendte roller for CRY1 i hjertesygdomme og circadian entrainment, som er synkroniseringen af det biologiske ur med eksterne signaler.
Bittman forklarer, "Duper fremskynder uret under konstante forhold, og det kan skifte med så meget som 180 grader som svar på selv en kort lysimpuls. Vi formoder, at dette kan være relevant for at forstå virkningerne af jetlag og skifteholdsarbejde."
"Kroppens organer nulstiller deres ure med forskellige hastigheder efter en døgnrytmeforstyrrelse. Denne tidsmæssige fejljustering menes at forårsage uønskede helbredseffekter forbundet medmed skifteholdsarbejde. Næsten alle vores fysiologiske processer er rytmiske."
Kardiomyopatiske hamstere fik reduceret deres levetid med otte timers faseskift, der efterlignede jetlag hver anden uge. Imidlertid blev mutanthamsternes kortere levetid vendt, fordi mutationen fremskyndede deres tilpasning til lys-mørke cyklusskiftet.
Bittman sagde, "Opdagelserne har konsekvenser for at udpege de veje, der er involveret i menneskelige biologiske ure."
”For mennesker med jetlag eller de millioner af skifteholdsarbejdere kan det tage dage og nogle gange uger for kroppen – de forskellige organer – at komme tilbage i deres normale tidsmæssige forhold. Mange af os forstyrre vores døgnrytmesystem når vi udsættes for lys sent om aftenen, fx ved at kigge på mobiltelefoner og computerskærme. Det kan tage et par uger, før din hjerne har det rigtige forhold til din lever og nyrer.”
"Forskning tyder på, at vi alle skal være opmærksomme på, hvordan miljøet påvirker vores biologiske ure. Specifikt skal hospitaler være opmærksomme på timingen af lys og mørke på patienternes værelser. "Vi skal være opmærksomme på det tidsmæssige forhold mellem organer og mellem master-uret og hjernen, og hvordan det regulerer uret i hjernen såvel som i de perifere organer, og være følsomme over for lyset: mørke omgivelser."
Journal Reference:
- Chip Sisson et al. Duper-mutationen afslører tidligere uanede funktioner af Cryptochrome 1 i døgndrift og hjertesygdomme. PNAS. DOI: 10.1073 / pnas.2121883119
