«Жизнь работает в ритмах, управляемых циркадными часами, и нарушение этих циклов связано с серьезными физическими и эмоциональными проблемами», – говорит Ори Шафер, доцент кафедры молекулярной, клеточной биологии и биологии развития Мичиганского университета.
Теперь новые данные, полученные Шафер и докторантом Университета Массачусетса Зепенг Яо, ставят под сомнение распространенное мнение о том, как устроены часы нашего тела, и предполагают, что взаимодействия между нейронами, которые управляют циркадными ритмами, более сложны, чем первоначально предполагалось.
Яо и Шафер изучили нейронную сеть циркадных часов у дрозофил, которая функционально аналогична таковой у млекопитающих, но всего лишь 150 нейронов часов намного проще. Ранее ученые думали, что основная группа из восьми нейронов часов действует как кардиостимулятор для остальных 142 нейронов часов – представьте дирижера, ведущего оркестр, – тем самым задавая ритм циркадным часам плодовой мушки.
Считается, что тот же принцип применим к млекопитающим.
По словам Яо, взаимодействия между нейронами часов определяют силу и скорость циркадных ритмов. Таким образом, когда исследователи генетически изменили тактовую частоту только группы из восьми основных кардиостимуляторов, они смогли проверить, насколько хорошо дирижер управляет оркестром. Они обнаружили, что без экологических сигналов оркестр не следил бы за дирижером так внимательно, как считалось ранее.
Некоторые из плодовых мушек полностью потеряли чувство времени, а другие одновременно демонстрировали два разных цикла сна: один следовал за группой из восьми нейронов, а другой – за другим набором нейронов.
«Обнаружение показывает, что вместо того, чтобы весь оркестр следует за одним дирижером, часть оркестра следует за другим дирижером или вообще не слушает», – сказал Шафер.
Полученные данные свидетельствуют о том, что вместо группы главных нейронов водителя ритма сеть часов состоит из множества независимых часов, каждый из которых управляет ритмами активности. Шафер и Яо подозревают, что подобная организация будет найдена и у млекопитающих.
«Лучшее понимание механизмов циркадных часов будет иметь решающее значение для попыток облегчить побочные эффекты, связанные с циркадными расстройствами», – сказал Яо.
По словам Яо, нарушение циркадных часов из-за сменной работы связано с диабетом, ожирением, стрессом, сердечными заболеваниями, расстройствами настроения и раком.
Международное агентство по изучению рака классифицировало сменную работу, которая нарушает циркадные ритмы, как канцероген для человека, равный ультрафиолетовому излучению, вызывающему рак.