Jak działa zegar biologiczny, czyli co odkryli tegoroczni nobliści?

02.10.2017 14:11

Nagrodę Nobla z medycyny i fizjonomii zdobyli w tym roku... amerykańscy naukowcy: Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash oraz Michael W. Young. Prestiżowe wyróżnienie przyznano badaczom za wyjaśnienie na poziomie molekularnym mechanizmów rządzących rytmem okołodobowym.

Jak działa zegar biologiczny, czyli co odkryli tegoroczni nobliści?

fot. Franck Camhi/East News

Nobel dla amerykańskich naukowców za wyjaśnienie, jak działa cykl dobowy

Trzej nagrodzeni Amerykanie, których Komitet Noblowski wyróżnił prestiżowym wyróżnieniem z dziedziny fizjonomii i medycyny - Jeffrey C. Hall (72 l.) z Uniwersytetu Maine, Michael Rosbash (73 l.) z Brandeis University w Waltham i Michael W. Young (68 l.) z Rockefeller University w Nowym Jorku - przyczynili się do "zwiększenia świadomości właściwej higieny snu".

Jak wyjasnia dr hab. Marcin Ufnal z Zakładu Fizjologii i Patofizjologii Eksperymentalnej Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego:

"

Nagroda Nobla została przyznana za odkrycie genu odpowiadającego za produkcję białka, które kontroluje nasz cykl dobowy, reguluje cykl dobowy komórek i całych naszych organizmów.

Odkrycie tegorocznych noblistów pozwala wyjaśnić mechanizm regulacji cyklu dobowego, co może posłużyć np. do wyjaśnienia zwiększonego ryzyka chorób sercowo-naczyniowych.

"

Chodzi o zespół sterowanych genami procesów biochemicznych w komórkach i tkankach. Reguluje on najważniejsze procesy biologiczne i funkcje naszego organizmu:

  • zachowanie,
  • poziom hormonów,
  • sen,
  • temperaturę ciała,
  • metabolizm.

Pozwala on bardzo precyzyjnie zaadaptować naszą fizjologię do różnych faz dnia oraz zsynchronizować procesy życiowe organizmów z cyklicznymi zmianami zewnętrznych warunków środowiska. 

Jaki wpływ na nasz organizm ma zegar biologiczny?

Zrzut ekranu 2017-10-02 o 13.33.07
fot. noboelprize.org

4:00 - 5.00 Następuje powolne wchodzenie w fazę przebudzenia organizmu.

5:00 - 6.00 Stopniowe wybudzenie się organizmu, podwyższenie poziomu testosteronu u mężczyzn (najlepsza pora na seks).

7:00 - 9:00 Pobudzenie procesów metabolicznych, wzrost ciśnienia krwi, organizm domaga się pożywienia – stawy i mięśnie są jeszcze sztywne – wzrasta ryzyko kontuzji podczas ćwiczeń fizycznych.

10:00-12:00 Organizm pracuje na pełnych obrotach, jesteśmy kreatywni i lepiej się nam myśli.

13:00-15.00 Warto zjeść w tym czasie posiłek – lepiej przyswoimy zawarte w nim składniki odżywcze (około 15:00 warto się zdrzemnąć).

15:00-17:00 Stajemy się w największym stopniu odporni na ból – mięśnie i stawy działają bardziej efektywnie.

17:00 – 19:00 Nasz mózg pracuje na pełnych obrotach, szybciej przyswajamy informacje. Do 19.00 warto zjeść ostatni posiłek – potem procesy metaboliczne będą trwały dłużej.

21.00 – 22.00 Melatonina zaczyna sprawiać, że czujemy się senni.

2:00 – 3.00 Głęboki sen przynosi nam o tej porze najlepsze korzyści dla organizmu.

W zależności od pory dnia, w naszych organizmach dochodzi do sporych zmian w układzie krążenia: wahań poziomu ciśnienia tętniczego, różnic w wydzielaniu hormonów stresu i tarczycy.

"

- Właściwie już od wielu lat wiemy, że życie na Ziemi wszystkich zwierząt regulowane jest poprzez zmiany cyklu dobowego. Do tej pory nie wiedzieliśmy jednak, co tak naprawdę powoduje te zmiany. Odkrycia tegorocznych noblistów pozwalają to właśnie wyjaśnić - tłumaczy dr hab. Ufnal. "

Muszka owocówka pozwoliła wyjaśnić, dlaczego zawały zdarzają się rano

Nagrodzeni w tym roku nobliści - Hall, Rosbash i Young - pracowali na modelu muszki owocówki. Jak wyjaśnia dr hab. Unfal:

"

Właśnie u tej muszki owocówki odkryli, że wraz ze zmianą ilości światła w ciągu dnia dochodzi do zmian ekspresji genów, które produkują białko period (PER). Białko to akumuluje się w trakcie fazy ciemnej, a potem w trakcie fazy jasnej, czyli w trakcie dnia, ulega rozpadowi. A więc im dłużej organizm poddany jest działaniu światła, tym mniej jest tego białka "

Ataki wielu chorób sercowo-naczyniowych, takich jak udar czy zawał mięśnia sercowego, mają miejsce przede wszystkim w godzinach wczesnoporannych.

- Jest to oczywiście spekulacja - ale możliwe, że występuje jakaś korelacja pomiędzy zwiększonym ryzykiem tych chorób a np. stężeniem białka PER w komórkach - tłumaczy specjalista.

Zrzut ekranu 2017-10-02 o 11.57.41

Choć seria badań tegorocznych noblistów została opublikowana około 30 lat temu, prof. Ufnal podkreśla, że pozostają one inspiracją do dalszych dociekań naukowców.

- W tej chwili prowadzone są bardzo intensywnie badania mające na celu oznaczenie stężenia białka PER i jego związku z różnymi zaburzeniami, które występują w homeostazie - czyli w prawidłowym funkcjonowaniu organizmów - ludzi i zwierząt - mówi prof. Unfal.

Biologiczny zegar w naszej głowie

Psychiatra – dr Michał Skalski, kierownik Poradni Leczenia Zaburzeń Snu przy Klinice Psychiatrycznej Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego – komentując odkrycia tegorocznych noblistów z medycyny i fizjologii tłumaczy, że rytmom dobowym podlegają wszystkie narządy wewnętrzne człowieka, ale naczelny zegar biologiczny ukryty w jest w naszej głowie.

"

Za przystosowanie żywych organizmów do zmieniających się rytmów dobowych dnia i nocy odpowiada wewnętrzny zegar biologiczny. "

Rytmy te są genetycznie uwarunkowane, występują zarówno w organizmach jednokomórkowych jak i tych złożonych jak: mucha owocówka czy ptaki i ssaki. Mechanizm ten rozwijał się wraz z postępem ewolucji.

Jasno-ciemno, czyli dlaczego koty i szczury są aktywne nocą?

- Niektóre zwierzęta funkcjonują w zależności od tego czy jest jasno czy ciemno. Na przykład szczury i koty są bardziej aktywne nocą – tłumaczy dr Skalski.

Rytmom dobowym podporządkowany jest również człowiek. Choć częściowo wyzwolił się on z tych uwarunkowań, ponieważ jesteśmy w stanie pracować w nocy a spać w ciągu dnia - przynajmniej przez jakiś czas i w pewnych okolicznościach.

"

Człowiek nadal jednak pozostaje niewolnikiem rytmów biologicznych. Podlegają im nasze narządy wewnętrze, ale naczelny zegar biologiczny ukryty w jest w naszej głowie - w jądrach nadskrzyżowaniowych (część mózgowia odpowiadająca u ssaków za behawioralne i fizjologiczne rytmy biologiczne). "

źródło: PAP/nobelprize.org

Nobel to dla naukowców spełnienie najskrytszych snów. Nagrodzeni w tym roku badacze z USA dokładnie przeanalizowali to zjawisko i... zostali wyróżnieni najbardziej prestiżowym wyróżnieniem w świecie nauki!

Gratulujemy!

Zrzut ekranu 2017-10-02 o 15.17.28
fot. nobelprize.org

________

zdrowie.radiozet.pl/π