Even when we’re not at work, we’re on the clock – our biological clock, that is.

A system of biological clocks controls the daily, or circadian, rhythms of the body. Te mniej więcej 24-godzinne cykle zmian fizycznych, psychicznych i behawioralnych występują w większości organizmów, od ludzi po muszki owocowe, rośliny, a nawet maleńkie mikroby. Rytmy okołodobowe decydują o wzorcach snu, przyczyniają się do jet lag i są odpowiedzialne za szamotaninę, której możesz doświadczyć po „przyspieszeniu” czasu letniego w najbliższy weekend. Badania wspierane przez National Institutes of Health wykazały, że rytmy okołodobowe wpływają również na produkcję hormonów, głód, regenerację komórek i temperaturę ciała oraz są związane z otyłością, depresją i sezonowym zaburzeniem afektywnym.

Co sprawia, że tykają?

Zegary biologiczne nie są wykonane z trybików i kółek, ale raczej z grup współdziałających cząsteczek w komórkach całego ciała. Zegar główny” utrzymuje wszystko w synchronizacji. U kręgowców, w tym u ludzi, zegar główny znajduje się w mózgu. Nasz znajduje się w podwzgórzu w grupie komórek nerwowych zwanych jądrem nadskrzyżowaniowym lub SCN.

Zegary ciała są częściowo napędzane przez czynniki wewnętrzne, w tym liczne geny i białka, które produkują. W 2006 r. naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine odkryli, że białko o trafnej nazwie CLOCK jest niezbędnym elementem w kierowaniu rytmami okołodobowymi u ludzi, muszek owocowych, myszy, grzybów i innych organizmów. Przeciwwaga CLOCK jest metaboliczne białko o nazwie SIRT1, który wyczuwa zużycie energii w komórkach. Zakłócenia równowagi pomiędzy CLOCK a SIRT1 mogą prowadzić do zaburzeń snu i zwiększonego łaknienia. Jeśli białka pozostają chronicznie niezrównoważone, może to przyczynić się do otyłości.

Zegary biologiczne są również dotknięte przez sygnały z otoczenia – przede wszystkim światło i ciemność. SCN znajduje się tuż nad nerwami wzrokowymi, które przekazują informacje z oczu do mózgu, więc jest idealnie usytuowany, aby otrzymywać informacje o ilości przychodzącego światła. Kiedy jest mniej światła, na przykład po zachodzie słońca, SCN kieruje mózg do produkcji większej ilości melatoniny, hormonu, który powoduje senność. W ten sposób zegar główny kieruje nasze cykle sen-budzenie.

Rytmy cykliczne są być może najbardziej znane implicite w jet lag, kiedy przechodząc przez wiele stref czasowych offsets swoje ciało zegar z tego zegarka na rękę. „Utrata” lub „zysk” czasu podczas podróży lotniczych może zostawić swoje ciało uczucie dezorientacji, zwłaszcza jeśli oczekuje światła dziennego, gdy jest rzeczywiście ciemno, lub odwrotnie. W końcu organizm jest w stanie dostosować swoje rytmy okołodobowe do nowego środowiska. Ale powrót podróży będzie zakłócać go ponownie, wymagające innego reset.

Czas na leczenie

Zrozumienie rytmów okołodobowych może pomóc prowadzić naukowców do ulepszonych metod leczenia zaburzeń snu, jet lag, depresji, a nawet cancer.

Na przykład, naukowcy z University of North Carolina-Chapel Hill zmierzył aktywność systemów naprawy DNA w różnych porach dnia u myszy i okazało się, że były one najbardziej aktywne w godzinach popołudniowych i wieczornych. Ponieważ niektóre leki przeciwnowotworowe celują w systemy naprawy DNA, leki te mogą być bardziej skuteczne, jeśli zostaną podane wcześniej w ciągu dnia, kiedy organizm jest mniej aktywny w naprawianiu uszkodzonych komórek nowotworowych.

Badanie interakcji białek metabolicznych zaangażowanych w rytmy okołodobowe, takich jak CLOCK i SIRT1, może prowadzić do rozwoju leków ukierunkowanych na otyłość i cukrzycę.

Learn More:

• Circadian Rhythm Affects Memory

Ten artykuł Inside Life Science został dostarczony do LiveScience we współpracy z National Institute of General Medical Sciences, częścią National Institutes of Health.

.