Rytmy dobowe, zwane także wewnętrznym zegarem organizmu, koordynują harmonogram procesów biochemicznych, fizjologicznych i behawioralnych. Zakłócenia tego zegara mogą powodować wiele chorób, w tym raka, choroby układu krążenia i podatność na infekcje.
Cykl odpoczynku i czuwania jest teraz lepiej poznany dzięki badaniom przeprowadzonym przez University of Massachusetts Amherst na mutacje genetyczne wpływające na rytmy dobowe. Praca ta daje także świeże spojrzenie na sposób badania chorób człowieka i ostatecznie na tworzenie nowatorskich metod leczenia.
Neurobiolog Eric Bittman, emerytowany profesor biologii, powiedział: „Badamy dwie mutacje i obie wpływają na naszą zdolność reagowania na zmiany w cyklu świetlnym. Obaj przyspieszają zegar. Ujawniają, jak bardzo jesteśmy podatni na zakłócenia w świetle: ciemnym harmonogramie.
Naukowcy zidentyfikowali recesywną mutację, którą nazwali Duper, jako defekt genu regulującego rytm dobowy Cryptochrome 1 (CRY1) chomików syryjskich. Udoskonalili projekt genomu chomika, korzystając z szybkiego mapowania homozygotyczności, w wyniku czego powstał najnowocześniejszy model badań genetycznych do badania zaburzeń u ludzi.
Zespół badawczy skupia się na wpływie stresu u genetycznie zmodyfikowanych chomików w: dokument uzupełniający właśnie opublikowany w PNAS. Naukowcy odkryli wcześniej nierozpoznaną rolę CRY1 w chorobach serca i porywaniu rytmu dobowego, czyli synchronizacji zegara biologicznego z sygnałami zewnętrznymi.
Bittman wyjaśnia, „Duper przyśpiesza zegar w stałych warunkach, a w odpowiedzi na nawet krótki impuls światła może on przesunąć się nawet o 180 stopni. Podejrzewamy, że może to mieć znaczenie w zrozumieniu skutków zmiany strefy czasowej i pracy zmianowej”.
„Narządy organizmu resetują swoje zegary w różnym tempie po zakłóceniu rytmu dobowego. Uważa się, że ta niewspółosiowość czasowa powoduje niekorzystne skutki zdrowotne związane z wpraca zmianowa. Prawie wszystkie nasze procesy fizjologiczne są rytmiczne.”
Żywot chomików kardiomiopatycznych uległ skróceniu w wyniku ośmiogodzinnych przesunięć fazowych, które co dwa tygodnie naśladowały zmęczenie spowodowane zmianą strefy czasowej. Jednak krótsza żywotność zmutowanych chomików została odwrócona, ponieważ mutacja przyspieszyła ich adaptację do przesunięcia cyklu światło-ciemność.
Bittmana powiedziany, „Odkrycia mają wpływ na określenie ścieżek zaangażowanych w ludzkie zegary biologiczne”.
„W przypadku osób cierpiących na zmęczenie spowodowane zmianą strefy czasowej lub milionów pracowników zmianowych powrót organizmu – różnych narządów – do normalnego, czasowego związku może zająć kilka dni, a czasem tygodni. Wielu z nas zakłócać nasz system dobowy kiedy jesteśmy wystawieni na działanie światła późnym wieczorem, na przykład patrząc na telefony komórkowe i ekrany komputerów. Może minąć kilka tygodni, zanim Twój mózg nawiąże odpowiedni kontakt z wątrobą i nerkami.
„Badania sugerują, że wszyscy musimy zwracać uwagę na wpływ środowiska na nasze życie zegary biologiczne. W szczególności szpitale muszą zwracać uwagę na moment włączania i zaciemniania sal pacjentów. „Musimy zwracać uwagę na czasową relację między narządami oraz między głównym zegarem a mózgiem oraz na to, jak reguluje on zegar w mózgu, a także w narządach peryferyjnych, a także być wrażliwym na światło: ciemne otoczenie”.
Referencje czasopisma:
- Chip Sisson i in. Mutacja duperowa ujawnia wcześniej nieoczekiwane funkcje kryptochromu 1 w porywaniu okołodobowym i chorobach serca. PNAS, DOI: 10.1073 / pnas.2121883119
