Zirkadiane Rhythmen, auch als innere Uhr des Körpers bekannt, koordinieren das Timing biochemischer, physiologischer und Verhaltensprozesse. Störungen dieser Uhr können verschiedene Krankheiten verursachen, darunter Krebs, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Anfälligkeit für Infektionen.
Der Ruhe-Wach-Zyklus ist dank der Forschung des University of Massachusetts Amherst über genetische Mutationen, die den zirkadianen Rhythmus beeinflussen. Diese Arbeit bietet auch eine neue Perspektive auf die Untersuchung menschlicher Krankheiten und letztendlich auf die Entwicklung neuartiger medizinischer Behandlungen.
Der Neurobiologe Eric Bittman, emeritierter Professor für Biologie, sagte: „Wir untersuchen zwei Mutationen, die beide unsere Fähigkeit beeinflussen, auf Veränderungen im Lichtzyklus zu reagieren. Beide beschleunigen die Uhr. Sie zeigen, wie anfällig wir für Störungen im Licht-Dunkel-Zeitplan sind.“
Wissenschaftler identifizierten eine rezessive Mutation, die sie Duper nennen, als einen Defekt im zirkadianen Regulator-Gen Cryptochrom 1 (CRY1) des Syrischen Hamsters. Sie verbesserten den Entwurf des Hamstergenoms mithilfe einer schnellen Kartierung der Homozygotie, was zu einem hochmodernen genetischen Forschungsmodell zur Untersuchung menschlicher Störungen führte.
Das Studienteam konzentriert sich auf die Auswirkungen von Stress bei genetisch veränderten Hamstern in einem Folgepapier gerade in PNAS veröffentlicht. Die Wissenschaftler fanden bisher unerkannte Rollen von CRY1 bei Herzerkrankungen und dem zirkadianen Entrainment, also der Synchronisation der biologischen Uhr mit externen Hinweisen.
Bittman erklärt: „Duper beschleunigt die Uhr unter konstanten Bedingungen und kann sich als Reaktion auf einen kurzen Lichtimpuls um bis zu 180 Grad verschieben.“ Wir vermuten, dass dies für das Verständnis der Auswirkungen von Jetlag und Schichtarbeit relevant sein könnte.“
„Die Organe des Körpers stellen ihre Uhren nach einer zirkadianen Störung unterschiedlich schnell neu. Es wird angenommen, dass diese zeitliche Fehlausrichtung gesundheitsschädliche Auswirkungen hat, die mit w verbunden sindmit Schichtarbeit. Fast alle unsere physiologischen Prozesse sind rhythmisch.“
Bei kardiomyopathischen Hamstern wurde die Lebenserwartung durch achtstündige Phasenverschiebungen verkürzt, die alle zwei Wochen einen Jetlag nachahmten. Die kürzere Lebenserwartung der mutierten Hamster wurde jedoch umgekehrt, da die Mutation ihre Anpassung an die Verschiebung des Hell-Dunkel-Zyklus beschleunigte.
Bittmann sagte, „Die Ergebnisse haben Auswirkungen auf die Bestimmung der Signalwege, die an den biologischen Uhren des Menschen beteiligt sind.“
„Bei Menschen mit Jetlag oder den Millionen von Schichtarbeitern kann es Tage und manchmal Wochen dauern, bis der Körper – die verschiedenen Organe – wieder in ihre normale zeitliche Beziehung zurückkommt. Viele von uns stören unser zirkadianes System wenn wir am späten Abend dem Licht ausgesetzt sind, etwa durch den Blick auf Handys und Computerbildschirme. Es kann ein paar Wochen dauern, bis Ihr Gehirn die richtige Beziehung zu Ihrer Leber und Ihren Nieren hat.“
„Die Forschung legt nahe, dass wir alle darauf achten müssen, wie sich die Umwelt auf uns auswirkt biologische Uhren. Insbesondere müssen Krankenhäuser auf den Zeitpunkt von Licht und Dunkelheit in den Patientenzimmern achten. „Wir müssen auf die zeitliche Beziehung zwischen Organen und zwischen der Hauptuhr und dem Gehirn achten und darauf, wie diese die Uhr im Gehirn sowie in den peripheren Organen reguliert, und sensibel auf die hell-dunkle Umgebung reagieren.“
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