Døgnrytme, også kjent som kroppens indre klokke, koordinerer tidspunktet for biokjemiske, fysiologiske og atferdsmessige prosesser. Forstyrrelser av denne klokken kan forårsake flere sykdommer, inkludert kreft, kardiovaskulære tilstander og mottakelighet for infeksjoner.
Hvile-våkne-syklusen er nå bedre forstått takket være forskning fra University of Massachusetts Amherst på genetiske mutasjoner som påvirker døgnrytmer. Dette arbeidet gir også et nytt perspektiv på hvordan man kan studere menneskelig sykdom og til slutt skape nye medisinske behandlinger.
Nevrobiolog Eric Bittman, professor emeritus i biologi, sa: "Vi studerer to mutasjoner, som begge påvirker vår evne til å reagere på endringer i lyssyklusen. Begge setter fart på klokken. De avslører hvor sårbare vi er for forstyrrelser i lyset: mørk tidsplan.»
Forskere identifiserte en recessiv mutasjon, som de kaller Duper, som en defekt i syriske hamsters sirkadiske regulatorgen Cryptochrome 1 (CRY1). De forbedret hamstergenomutkastet ved å bruke rask homozygositetskartlegging, noe som resulterte i en banebrytende genetisk forskningsmodell for å undersøke menneskelige lidelser.
Studieteamet fokuserer på virkningene av stress hos genmodifiserte hamstere i en oppfølgingspapir nettopp publisert i PNAS. Forskerne fant tidligere ukjente roller for CRY1 i hjertesykdom og circadian entrainment, som er synkroniseringen av den biologiske klokken med eksterne signaler.
Bittman forklarer, "Duper setter opp klokken under konstante forhold, og den kan skifte med så mye som 180 grader som svar på til og med en kort lyspuls. Vi mistenker at dette kan være relevant for å forstå effekten av jetlag og skiftarbeid.»
"Kroppens organer tilbakestiller klokkene med forskjellige hastigheter etter en døgnavbrudd. Denne tidsmessige feiljusteringen antas å forårsake uheldige helseeffekter assosiert medmed skiftarbeid. Nesten alle våre fysiologiske prosesser er rytmiske.»
Kardiomyopatiske hamstere fikk redusert levetid med åtte timers faseskift som etterlignet jetlag annenhver uke. Imidlertid ble mutanthamsternes kortere levetid reversert fordi mutasjonen fremskyndet deres tilpasning til lys-mørke syklusskiftet.
Bittman sa, "Funnene har implikasjoner for å finne veiene involvert i menneskelige biologiske klokker."
«For personer med jetlag eller millioner av skiftarbeidere kan det ta dager og noen ganger uker før kroppen – de forskjellige organene – kommer tilbake til sitt normale tidsmessige forhold. Mange av oss forstyrre døgnsystemet vårt når vi blir utsatt for lys sent på kvelden, for eksempel ved å se på mobiltelefoner og dataskjermer. Det kan ta et par uker før hjernen din har det rette forholdet til leveren og nyrene.»
"Forskningen tyder på at vi alle må være oppmerksomme på hvordan miljøet påvirker oss biologiske klokker. Spesielt må sykehus være følsomme for tidspunktet for lys og mørke på pasientens rom. "Vi må ta hensyn til det tidsmessige forholdet mellom organer og mellom hovedklokken og hjernen, og hvordan den regulerer klokken i hjernen, så vel som i de perifere organene, og være følsomme for lyset: mørke omgivelser."
Tidsreferanse:
- Chip Sisson et al. Duper-mutasjonen avslører tidligere uventede funksjoner av Cryptochrome 1 i døgndrift og hjertesykdom. PNAS. GJØR JEG: 10.1073 / pnas.2121883119
