Генетичният механизъм: как работят нашите вътрешни часовници

2024 Автор: Malcolm Clapton | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 03:47

Всеки е чувал за вътрешния часовник, но малко хора знаят как работи. Две групи учени от Съединените щати са провели мащабни изследвания, за да разберат как работят нашите часовници и какъв е ефектът им върху тялото.

През целия ден слушаме "тиктакането" на часовника вътре в тялото си. Именно това ни събужда сутрин и ни кара да се чувстваме сънливи през нощта. Именно тя повишава и понижава телесната ни температура в точното време, регулира производството на инсулин и други хормони.

Вътрешният часовник на тялото, самото тиктакане, което усещаме, се нарича още циркадни ритми.

Тези ритми влияят дори на нашите мисли и чувства. Психолозите изучават ефектите им върху човешкия мозък, като принуждават доброволци да правят когнитивни тестове по различно време на деня.

Оказа се, че сутринта е най-доброто време за изпълнение на задачи, които изискват от мозъка да изпълнява много задачи. Ако трябва да запазите няколко слоя информация в главата си наведнъж и да обработвате тези данни своевременно, трябва да започнете работа в началото на деня. Но втората половина на деня е много подходяща за обработка на прости и разбираеми задачи.

Циркадните ритми имат огромно влияние и върху тези, които страдат от депресия или биполярно разстройство. Хората с тези проблеми не спят добре и изпитват желание да пият през целия ден. Някои пациенти с деменция изпитват специален „ефект на залеза“: в края на деня те стават агресивни или се губят в пространството и времето.

„Цикълите на съня и активността са критична част от психичните заболявания“, казва Худа Акил, невролог от университета в Мичиган. Ето защо невролозите се борят да разберат как работят нашите вътрешни часовници и какъв ефект имат върху мозъка ни. Но изследователите не могат просто да отворят черепа и да наблюдават как клетките работят денонощно.

Преди няколко години Калифорнийският университет дари мозъци за изследвания, които бяха внимателно запазени след смъртта на донори. Някои от тях умряха рано сутринта, други следобед или през нощта. Д-р Акил и нейните колеги решават да проучат дали един мозък е различен от друг и дали разликата зависи от момента, в който донорът е починал.

„Може би нашето предположение ще ви се стори просто, но по някаква причина никой не е мислил за това преди“, казва д-р Акил.

Тя и нейните колеги са подбрали мозъчни екземпляри от 55 здрави хора, загинали при внезапна катастрофа, като автомобилна катастрофа. От всеки мозък изследователите взеха тъканни проби от онези лобове, които са отговорни за ученето, паметта и емоциите.

По време на смъртта на донора гените в мозъчните клетки активно кодират протеин. Благодарение на факта, че мозъкът е бил бързо запазен, учените са в състояние да оценят активността на гените в момента на смъртта.

Повечето от гените, тествани от изследователите, не показват никаква закономерност в работата си през целия ден. Въпреки това, повече от 1000 гена показват ежедневен цикъл на активност. Мозъците на тези хора, които са починали по едно и също време на деня, показват същите гени на работа.

Моделите на активността бяха почти идентични, дотолкова, че можеха да се използват като времева марка. Беше почти безпогрешно да се определи в кой момент е починал човек, благодарение на измерването на активността на тези гени.

След това изследователите тествали мозъците на тези донори, които страдали от клинична депресия. Тук времевата марка не беше просто съборена: изглеждаше, че тези пациенти живеят или в Германия, или в Япония, но не и в Съединените щати.

Резултатите от извършената работа бяха публикувани през 2013 г. Изследователи от университета в Питсбърг се вдъхновяват от тях и се опитват да възпроизведат експеримента.

„Не бихме могли да мислим за подобно проучване преди“, казва неврологът Колийн МакКлънг. Д-р Маккланг и нейните колеги успяха да тестват 146 мозъчни екземпляра от донорската програма на университета. Резултатите от експеримента бяха публикувани съвсем наскоро.

Но екипът на д-р Маккланг успя не само да повтори резултатите от предишния експеримент, но и да получи нови данни. Те сравняват модели на генна активност в мозъците на млади и стари хора и откриват интригуваща разлика.

Учените се надяваха да намерят отговор на въпроса: защо циркадните ритми на хората се променят с възрастта? В крайна сметка, когато хората остареят, активността намалява и ритмите се променят. Д-р Маккланг установи, че някои от гените, които са били най-активни в ежедневните цикли, вече не се използват до 60-годишна възраст.

Възможно е някои по-възрастни хора да спрат да произвеждат протеина, необходим за поддържане на вътрешния им часовник.

Освен това изследователите бяха изненадани да открият, че някои гени са включени в активната ежедневна работа само в напреднала възраст. „Изглежда, че мозъкът се опитва да компенсира изключването на някои гени чрез работата на други, като активира допълнителния часовник“, казва д-р Маккланг. Може би способността на мозъка да създава резервни циркадни ритми е защита срещу невродегенеративни заболявания.

Преминаването към резервен вътрешен часовник може да се използва от лекарите за лечение на нарушения на циркадния ритъм. Сега изследователите експериментират с животински гени и се опитват да разберат как се активират и изключват гените на вътрешния часовник.

С други думи, учените слушат „тиктакането“и искат да разберат: какво се опитва да ни каже мозъкът?