Jopa silloin, kun emme ole töissä, olemme kellossa – eli biologisessa kellossamme.

Biologisten kellojen järjestelmä ohjaa kehon päivittäistä eli vuorokausirytmiä. Näitä fyysisten, psyykkisten ja käyttäytymismuutosten noin vuorokauden mittaisia syklejä on useimmissa eliöissä ihmisistä hedelmäkärpäsiin, kasveihin ja jopa pieniin mikrobeihin. Vuorokausirytmi määrittää unirytmiä, vaikuttaa jet lagiin ja on vastuussa siitä, että saatat tuntea olosi levottomaksi, kun olet siirtynyt kesäaikaan tulevana viikonloppuna. National Institutes of Healthin tukemat tutkimukset ovat osoittaneet, että vuorokausirytmi vaikuttaa myös hormonituotantoon, nälkään, solujen uusiutumiseen ja ruumiinlämpöön ja että se on yhteydessä liikalihavuuteen, masennukseen ja kausiluonteiseen mielialahäiriöön.

Mikä saa ne tikittämään?

Biologiset kellot eivät ole hammasrattaita ja pyöriä vaan pikemminkin vuorovaikutteisten molekyylien muodostamia ryhmiä soluissa eri puolilla kehoa. ”Pääkello” pitää kaiken synkronissa. Selkärankaisilla, myös ihmisillä, pääkello sijaitsee aivoissa. Meidän pääkellomme sijaitsee hypotalamuksessa hermosolujen ryhmässä, jota kutsutaan suprachiasmaattiseksi ytimeksi eli SCN:ksi.

Kehon kelloja ohjaavat osittain sisäiset tekijät, kuten lukuisat geenit ja niiden tuottamat proteiinit. Vuonna 2006 Kalifornian Irvinen yliopiston tutkijat havaitsivat, että osuvasti CLOCKiksi nimetty proteiini on olennainen osa ihmisten, hedelmäkärpästen, hiirien, sienten ja muiden organismien vuorokausirytmin ohjaamista. CLOCKin vastapainona on SIRT1-niminen aineenvaihduntaproteiini, joka havaitsee solujen energiankulutuksen. CLOCK-SIRT1-tasapainon häiriöt voivat johtaa unihäiriöihin ja nälän lisääntymiseen. Jos proteiinit pysyvät kroonisesti epätasapainossa, se voi edistää liikalihavuutta.

Biologisiin kelloihin vaikuttavat myös ympäristön signaalit – lähinnä valo ja pimeys. SCN sijaitsee aivan näköhermojen yläpuolella, jotka välittävät tietoa silmistä aivoihin, joten se on ihanteellisessa asemassa vastaanottamaan tietoa saapuvan valon määrästä. Kun valoa on vähemmän, kuten auringonlaskun jälkeen, SCN ohjaa aivoja tuottamaan enemmän melatoniinia, hormonia, joka saa sinut uneliaaksi. Tällä tavoin pääkello ohjaa uni-valve-sykliämme.

Sirkadiaaniset rytmit ovat ehkä tunnetuimmin mukana jet lagissa, kun useiden aikavyöhykkeiden läpi kulkeminen siirtää kehon kelloa rannekellon kellosta. Ajan ”menettäminen” tai ”saaminen” lentomatkan aikana voi aiheuttaa kehossasi hämmennystä, varsinkin jos se odottaa päivänvaloa, kun todellisuudessa on pimeää, tai päinvastoin. Lopulta kehosi pystyy sopeuttamaan vuorokausirytminsä uuteen ympäristöön. Mutta paluumatka häiritsee sitä jälleen, mikä edellyttää uutta nollausta.

Aika hoitoa varten

Sirkadiaanirytmien ymmärtäminen voi auttaa tutkijoita löytämään parempia hoitoja unihäiriöihin, jet lagiin, masennukseen ja jopa syöpään.

Esimerkiksi Pohjois-Carolinan Chapel Hillin yliopiston tutkijat mittasivat hiirten DNA:n korjausjärjestelmien aktiivisuutta eri vuorokaudenaikoina ja havaitsivat, että ne olivat aktiivisimmillaan iltapäivällä ja illalla. Koska jotkin syöpälääkkeet kohdistuvat DNA:n korjausjärjestelmiin, lääkkeet saattaisivat olla tehokkaampia, jos niitä annettaisiin aikaisemmin päivällä, jolloin elimistö ei ole yhtä aktiivinen korjaamaan vahingoittuneita syöpäsoluja.

Myös vuorokausirytmiin osallistuvien aineenvaihduntaproteiinien, kuten CLOCKin ja SIRT1:n, vuorovaikutuksen tutkiminen voisi johtaa lihavuuteen ja diabetekseen suunnattujen lääkkeiden kehittämiseen.

Learn More:

• Circadian Rhythm Affects Memory

Tämä Inside Life Science -artikkeli on toimitettu LiveScience-lehdelle yhteistyössä National Institute of General Medical Sciences -instituutin kanssa, joka on osa Kansallisia terveysinstituutteja.