Οι κιρκάδιοι ρυθμοί, γνωστοί και ως εσωτερικό ρολόι του σώματος, συντονίζουν το χρονοδιάγραμμα των βιοχημικών, φυσιολογικών και συμπεριφορικών διεργασιών. Οι διαταραχές αυτού του ρολογιού θα μπορούσαν να προκαλέσουν πολλές ασθένειες, συμπεριλαμβανομένου του καρκίνου, των καρδιαγγειακών παθήσεων και της ευαισθησίας σε λοιμώξεις.
Ο κύκλος ανάπαυσης-αφύπνισης είναι πλέον καλύτερα κατανοητός χάρη στην έρευνα από το Πανεπιστήμιο της Μασαχουσέτης Amherst σε γενετικές μεταλλάξεις που επηρεάζουν τους κιρκάδιους ρυθμούς. Αυτή η εργασία δίνει επίσης μια νέα προοπτική για το πώς να μελετήσετε την ανθρώπινη ασθένεια και τελικά να δημιουργήσετε νέες ιατρικές θεραπείες.
Ο νευροβιολόγος Eric Bittman, ομότιμος καθηγητής Βιολογίας, είπε: «Μελετούμε δύο μεταλλάξεις, οι οποίες επηρεάζουν την ικανότητά μας να ανταποκρινόμαστε σε αλλαγές στον κύκλο του φωτός. Και οι δύο επιταχύνουν το ρολόι. Αποκαλύπτουν πόσο ευάλωτοι είμαστε σε διαταραχές στο φως: σκοτεινό πρόγραμμα».
Οι επιστήμονες εντόπισαν μια υπολειπόμενη μετάλλαξη, την οποία αποκαλούν Duper, ως ελάττωμα στο γονίδιο του κιρκάδιου ρυθμιστή των συριακών χάμστερ Cryptochrome 1 (CRY1). Βελτίωσαν το σχέδιο γονιδιώματος του χάμστερ χρησιμοποιώντας γρήγορη χαρτογράφηση ομοζυγωτίας, με αποτέλεσμα ένα μοντέλο γενετικής έρευνας αιχμής για την εξέταση ανθρώπινων διαταραχών.
Η ομάδα μελέτης επικεντρώνεται στις επιπτώσεις του στρες σε γενετικά τροποποιημένα χάμστερ σε α έγγραφο παρακολούθησης μόλις δημοσιεύτηκε στο PNAS. Οι επιστήμονες βρήκαν προηγουμένως άγνωστους ρόλους για το CRY1 στην καρδιακή νόσο και τον κιρκάδιο εγκλωβισμό, που είναι ο συγχρονισμός του βιολογικού ρολογιού με εξωτερικές ενδείξεις.
Ο Bittman εξηγεί, «Το Duper επιταχύνει το ρολόι σε σταθερές συνθήκες και μπορεί να μετατοπιστεί έως και 180 μοίρες ως απόκριση ακόμη και σε έναν σύντομο παλμό φωτός. Υποψιαζόμαστε ότι αυτό μπορεί να είναι σχετικό για την κατανόηση των επιπτώσεων του jet lag και της εργασίας σε βάρδιες».
«Τα όργανα του σώματος επαναφέρουν τα ρολόγια τους με διαφορετικούς ρυθμούς μετά από μια κιρκαδική διαταραχή. Αυτή η χρονική κακή ευθυγράμμιση πιστεύεται ότι προκαλεί δυσμενείς επιπτώσεις στην υγεία που σχετίζονται με wμε βάρδιες. Σχεδόν όλες οι φυσιολογικές μας διαδικασίες είναι ρυθμικές».
Στα καρδιομυοπαθητικά χάμστερ μειώθηκε η διάρκεια ζωής τους κατά οκτάωρες εναλλαγές φάσης που μιμούνταν το jet lag κάθε δεύτερη εβδομάδα. Ωστόσο, η μικρότερη μακροζωία των μεταλλαγμένων χάμστερ αντιστράφηκε επειδή η μετάλλαξη επιτάχυνε την προσαρμογή τους στη μετατόπιση του κύκλου φωτός-σκότους.
Bittman είπε, «Τα ευρήματα έχουν συνέπειες για τον εντοπισμό των μονοπατιών που εμπλέκονται στα ανθρώπινα βιολογικά ρολόγια».
«Για τα άτομα με jet lag ή τα εκατομμύρια των εργαζομένων σε βάρδιες, μπορεί να χρειαστούν μέρες και μερικές φορές εβδομάδες για το σώμα –τα διαφορετικά όργανα– να επιστρέψει στην κανονική χρονική τους σχέση. Πολλοί από εμάς διαταράσσει το κιρκάδιο σύστημα μας όταν είμαστε εκτεθειμένοι στο φως αργά το βράδυ, όπως κοιτάζοντας κινητά τηλέφωνα και οθόνες υπολογιστών. Μπορεί να χρειαστούν μερικές εβδομάδες μέχρι ο εγκέφαλός σας να αποκτήσει τη σωστή σχέση με το συκώτι και τα νεφρά σας».
«Η έρευνα δείχνει ότι όλοι πρέπει να προσέχουμε πώς το περιβάλλον μας επηρεάζει βιολογικά ρολόγια. Συγκεκριμένα, τα νοσοκομεία πρέπει να είναι ευαίσθητα στη χρονική στιγμή του φωτός και του σκότους στα δωμάτια των ασθενών. «Πρέπει να δώσουμε προσοχή στη χρονική σχέση μεταξύ των οργάνων και μεταξύ του κύριου ρολογιού και του εγκεφάλου, και πώς ρυθμίζει το ρολόι στον εγκέφαλο, καθώς και στα περιφερειακά όργανα, και να είμαστε ευαίσθητοι στο φως: σκοτεινό περιβάλλον».
Αναφορά στο περιοδικό:
- Οι Chip Sisson et al. Η μετάλλαξη duper αποκαλύπτει προηγουμένως ανυποψίαστες λειτουργίες του Cryptochrome 1 στον κιρκάδιο συμπαρασυρμό και στις καρδιακές παθήσεις. PNASΕ DOI: 10.1073 / pnas.2121883119
