Även när vi inte arbetar är vi på klockan – vår biologiska klocka.

Ett system av biologiska klockor kontrollerar kroppens dagliga, eller cirkadiska, rytm. Dessa ungefär 24-timmarscykler av fysiska, mentala och beteendemässiga förändringar finns i de flesta organismer, från människor till fruktflugor, växter och till och med små mikrober. Den cirkadiska rytmen bestämmer sömnmönster, bidrar till jetlag och är ansvarig för den groggy känsla som du kanske upplever efter att du har ”flyttat fram” till sommartid den kommande helgen. Forskning som stöds av National Institutes of Health har visat att cirkadiska rytmer också påverkar hormonproduktion, hunger, cellförnyelse och kroppstemperatur och är förknippade med fetma, depression och säsongsrelaterad affektiv störning.

Vad får dem att ticka?

Biologiska klockor är inte gjorda av kuggar och hjul, utan snarare av grupper av samverkande molekyler i celler i hela kroppen. En ”huvudklocka” håller allting i synk. Hos ryggradsdjur, inklusive människor, finns huvudklockan i hjärnan. Vår ligger i hypotalamus i en grupp nervceller som kallas suprachiasmatiska kärnan eller SCN.

Kroppens klockor styrs delvis av interna faktorer, inklusive många gener och de proteiner de producerar. År 2006 upptäckte forskare vid University of California, Irvine, att ett protein med det passande namnet CLOCK är en viktig komponent för att styra den cirkadiska rytmen hos människor, fruktflugor, möss, svampar och andra organismer. Som motvikt till CLOCK finns ett metaboliskt protein som kallas SIRT1 och som känner av energiförbrukningen i cellerna. Störningar i jämvikten mellan CLOCK och SIRT1 kan leda till sömnstörningar och ökad hunger. Om proteinerna förblir kroniskt obalanserade kan det bidra till fetma.

Biologiska klockor påverkas också av signaler från miljön – främst ljus och mörker. SCN ligger precis ovanför synnerverna, som förmedlar information från ögonen till hjärnan, så den är idealiskt placerad för att ta emot information om mängden inkommande ljus. När det är mindre ljus, till exempel efter solnedgången, styr SCN hjärnan att producera mer melatonin, ett hormon som gör dig sömnig. På detta sätt styr huvudklockan våra sömn- och vakencykler.

Cirkadiska rytmer är kanske mest kända när det gäller jetlag, när man passerar genom flera tidszoner och kroppens klocka förskjuts från armbandsurets klocka. Att ”förlora” eller ”vinna” tid under flygresor kan göra att kroppen känner sig förvirrad, särskilt om den förväntar sig dagsljus när det i själva verket är mörkt, eller tvärtom. Så småningom kan kroppen anpassa sin dygnsrytm till den nya miljön. Men återresan kommer att störa den igen, vilket kräver en ny återställning.

Tid för behandling

En förståelse för cirkadiska rytmer kan bidra till att leda forskare till förbättrade behandlingar av sömnstörningar, jetlag, depression och till och med cancer.

Forskare vid University of North Carolina-Chapel Hill mätte till exempel aktiviteten hos DNA-reparationssystem vid olika tidpunkter på dygnet hos möss och fann att de var som mest aktiva på eftermiddagen och kvällen. Eftersom vissa cancerläkemedel är inriktade på DNA-reparationssystem kan läkemedlen vara mer effektiva om de ges tidigare på dagen, när kroppen är mindre aktiv när det gäller att reparera skadade cancerceller.

Också en undersökning av samspelet mellan metaboliska proteiner som är involverade i cirkadiska rytmer, t.ex. CLOCK och SIRT1, skulle kunna leda till utveckling av läkemedel som är inriktade mot fetma och diabetes.

Lär dig mer:

• Cirkadisk rytm påverkar minnet

Denna Inside Life Science-artikel tillhandahölls LiveScience i samarbete med National Institute of General Medical Sciences, som är en del av National Institutes of Health.