Genetski mehanizam: kako rade naši unutrašnji satovi

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 03:49

Svi su čuli za interni sat, ali malo ljudi zna kako oni rade. Dvije grupe naučnika iz Sjedinjenih Država sprovele su velike studije kako bi shvatile kako naši satovi rade i kakav je njihov učinak na tijelo.

Tokom cijelog dana slušamo "kucanje" sata u našem tijelu. To je ono što nas ujutro budi, a noću čini pospanim. Upravo on podiže i snižava našu tjelesnu temperaturu u pravo vrijeme, reguliše proizvodnju inzulina i drugih hormona.

Unutrašnji tjelesni sat, samo otkucavanje koje osjećamo, naziva se i cirkadijalni ritmovi.

Ovi ritmovi utiču čak i na naše misli i osećanja. Psiholozi proučavaju njihove efekte na ljudski mozak prisiljavajući volontere da rade kognitivne testove u različito doba dana.

Pokazalo se da je jutro najbolje vrijeme za obavljanje zadataka koji od mozga zahtijevaju više zadataka. Ako trebate držati nekoliko slojeva informacija u glavi odjednom i obraditi te podatke promptno, trebali biste početi raditi na početku dana. Ali druga polovina dana je vrlo pogodna za obradu jednostavnih i razumljivih zadataka.

Cirkadijalni ritmovi imaju ogroman uticaj i na one koji pate od depresije ili bipolarnog poremećaja. Ljudi sa ovim problemima ne spavaju dobro i osećaju potrebu da piju tokom celog dana. Neki pacijenti s demencijom doživljavaju poseban "efekat zalaska sunca": na kraju dana postaju agresivni ili se gube u prostoru i vremenu.

"Ciklusi spavanja i aktivnosti su kritični dio mentalnih bolesti", kaže Huda Akil, neuronaučnik sa Univerziteta u Mičigenu. Stoga se neuroznanstvenici bore da shvate kako rade naši unutrašnji satovi i kakav učinak imaju na naš mozak. Ali istraživači ne mogu samo otvoriti lubanju i gledati ćelije kako rade 24 sata.

Prije nekoliko godina, Univerzitet u Kaliforniji donirao je mozgove za istraživanje, koji su pažljivo sačuvani nakon smrti donatora. Neki od njih su umrli rano ujutro, drugi popodne ili noću. Dr Akil i njene kolege odlučile su da prouče da li se jedan mozak razlikuje od drugog i da li razlika zavisi od trenutka u kojem je donor umro.

„Možda će vam se naša pretpostavka učiniti jednostavnom, ali iz nekog razloga niko ranije nije razmišljao o tome“, kaže dr. Akil.

Ona i njene kolege odabrale su uzorke mozga od 55 zdravih ljudi koji su umrli u iznenadnoj nesreći, poput saobraćajne nesreće. Iz svakog mozga, istraživači su uzeli uzorke tkiva iz onih režnjeva koji su odgovorni za učenje, pamćenje i emocije.

U vrijeme smrti donora, geni u moždanim stanicama aktivno su kodirali protein. Zahvaljujući činjenici da je mozak brzo sačuvan, naučnici su u stanju da procene aktivnost gena u trenutku smrti.

Većina gena koje su istraživači testirali nisu pokazali nikakav obrazac u svom radu tokom dana. Međutim, više od 1.000 gena pokazuje dnevni ciklus aktivnosti. Mozak onih ljudi koji su umrli u isto doba dana pokazao je iste gene na radu.

Obrasci aktivnosti bili su gotovo identični, toliko da su se mogli koristiti kao vremenska oznaka. Bilo je gotovo nepogrešivo utvrditi u kom trenutku je osoba umrla, zahvaljujući mjerenju aktivnosti ovih gena.

Zatim su istraživači testirali mozak onih donatora koji su patili od kliničke depresije. Ovdje vremenska oznaka nije samo oborena: činilo se da ovi pacijenti žive ili u Njemačkoj ili u Japanu, ali ne i u Sjedinjenim Državama.

Rezultati obavljenog rada objavljeni su 2013. godine. Istraživači sa Univerziteta u Pitsburgu bili su inspirisani njima i pokušali da reproduciraju eksperiment.

„Nismo se mogli sjetiti ovakvog istraživanja prije“, kaže neurolog Colleen McClung. Dr. McKlang i njene kolege su bili u mogućnosti da testiraju 146 uzoraka mozga iz donatorskog programa univerziteta. Rezultati eksperimenta objavljeni su sasvim nedavno.

Ali tim dr. McClanga uspio je ne samo da ponovi rezultate prethodnog eksperimenta, već i da dobije nove podatke. Uporedili su obrasce genske aktivnosti u mozgu mladih i starih ljudi i otkrili intrigantnu razliku.

Naučnici su se nadali da će pronaći odgovor na pitanje: zašto se cirkadijalni ritmovi ljudi mijenjaju kako stare? Uostalom, kako ljudi stare, aktivnost se smanjuje i ritmovi se mijenjaju. Dr. McClang je otkrio da neki od gena koji su bili najaktivniji u dnevnim ciklusima više nisu u upotrebi do 60. godine.

Moguće je da neki stariji ljudi prestanu proizvoditi proteine potrebne za održavanje unutrašnjeg sata.

Takođe, istraživači su bili iznenađeni kada su otkrili da su neki geni uključeni u aktivan svakodnevni rad tek u starosti. „Čini se da mozak pokušava da nadoknadi isključenje nekih gena radom drugih aktiviranjem dodatnog sata“, kaže dr. McClang. Možda je sposobnost mozga da stvori rezervne cirkadijalne ritmove odbrana od neurodegenerativnih bolesti.

Prelazak na rezervni unutrašnji sat lekari mogu koristiti za lečenje poremećaja cirkadijalnog ritma. Istraživači sada eksperimentišu sa životinjskim genima i pokušavaju da shvate kako se geni unutrašnjeg sata aktiviraju i isključuju.

Drugim riječima, naučnici slušaju „otkucaje“i žele razumjeti: šta nam mozak pokušava reći?