При финансовой поддержке Wellcome Trust и F. Хоффманн Ла Рош, исследователи из Оксфордского университета, Университета Нотр-Дам и Ф. Хоффманн Ла Рош обнаружил механизм, который ограничивает способность биологических часов приспосабливаться к изменениям в образцах света и темноты. И команда показывает, что если заблокировать активность этого гена у мышей, они быстрее оправятся от нарушений в их дневном цикле свет / темнота, которые были разработаны для имитации смены часовых поясов.
Почти у всей жизни на Земле есть внутренние циркадные биологические часы, которые заставляют нас отсчитывать 24-часовой цикл, синхронизируя различные функции организма, такие как сон и еда, с циклом света и темноты в солнечный день. Когда мы путешествуем в другой часовой пояс, наши биологические часы в конечном итоге адаптируются к местному времени.
Однако это может занять до одного дня на каждый час смещения часов, что приводит к усталости и замешательству в течение нескольких дней.
У млекопитающих циркадные часы контролируются областью мозга, называемой супрахиазматическими ядрами (SCN), которая втягивает каждую клетку тела в один и тот же биологический ритм. Он получает информацию от специализированной системы в глазах, отдельно от механизмов, которые мы используем, чтобы «видеть», которая определяет время дня, обнаруживая окружающий свет, синхронизируя часы с местным временем.
До сих пор было мало что известно о молекулярных механизмах того, как свет влияет на активность в SCN, чтобы «настроить» часы, и почему требуется так много времени для настройки при изменении светового цикла.
Чтобы исследовать это, команда Оксфордского университета во главе с доктором Стюартом Пирсоном и профессором Расселом Фостером использовала мышей для изучения паттернов экспрессии генов в SCN после светового импульса в темное время суток. Они идентифицировали около 100 генов, которые включались в ответ на свет, выявив последовательность событий, которые действуют для перенастройки циркадных часов.
Среди них они идентифицировали одну молекулу, SIK1, которая прекращает эту реакцию, действуя как тормоз, ограничивая влияние света на часы. Когда они блокировали активность SIK1, мыши быстрее приспосабливались к изменениям светового цикла.
Доктор Пирсон объясняет: «Мы определили систему, которая активно предотвращает повторную настройку биологических часов.
Если задуматься, имеет смысл иметь механизм буферизации, чтобы обеспечить некоторую стабильность часов. Часы должны быть уверены, что они получают надежный сигнал, и если сигнал возникает в одно и то же время в течение нескольких дней, он, вероятно, имеет биологическое значение. Но именно этот механизм буферизации замедляет нашу способность адаптироваться к новому часовому поясу и вызывает смену часовых поясов."
Нарушения в циркадной системе были связаны с хроническими заболеваниями, включая рак, диабет и болезни сердца, а также с ослабленным иммунитетом к инфекциям и нарушением когнитивных функций.
Совсем недавно исследователи обнаружили, что циркадные нарушения являются общей чертой нескольких психических заболеваний, включая шизофрению и биполярное расстройство.
Рассел Фостер, директор недавно созданного при Оксфордском университете института сна и циркадной нейробиологии при поддержке Wellcome Trust, сказал: «Мы все еще в нескольких годах от лекарства от смены часовых поясов, но понимание механизмов, которые генерируют и регулируют наши циркадные часы, дает мы нацелены на разработку лекарств, которые помогут привести наш организм в гармонию с солнечным циклом.Такие препараты потенциально могут иметь более широкую терапевтическую ценность для людей с проблемами психического здоровья."