„Naczelny zegar biologiczny jest ukryty w naszej głowie”

Rytmom dobowym podlegają wszystkie narządy wewnętrzne człowieka, ale naczelny zegar biologiczny ukryty w jest w naszej głowie – powiedział PAP psychiatra z Warszawy dr Michał Skalski, komentując odkrycia tegorocznych noblistów z medycyny i fizjologii.

Za wyjaśnienie mechanizmów molekularnych rytmów kontrolujących rytmy okołodobowe u organizmów żywych Komitet Noblowski przyznał w 2017 r. Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny i fizjologii. Otrzymali ją trzej naukowcy amerykańscy: Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash i Michael W. Young.

Kierownik Poradni Leczenia Zaburzeń Snu przy Klinice Psychiatrycznej Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego dr Michał Skalski wyjaśnił, że wewnętrzny zegar biologiczny jest mechanizmem przystosowawczym żywych organizmów do zmieniających się rytmów dobowych dnia i nocy. Są one 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.

– Niektóre zwierzęta funkcjonują w zależności od tego czy jest jasno czy ciemno. Na przykład szczury i koty są bardziej aktywne nocą – dodał specjalista.

Dr Skalski pokreślił, że 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 wewnętrzne, ale naczelny zegar biologiczny ukryty w jest w naszej głowie – w jądrach nadskrzyżowaniowych (część mózgowia odpowiadająca u ssaków za behawioralne i fizjologiczne rytmy biologiczne) – powiedział dr Skalski.

„Zegar biologiczny występuje u większości organizmów”

– Zegar biologiczny występuje u większości organizmów, a wiedza o jego działaniu może np. pomóc nam w określeniu prawdopodobieństwa rozwoju różnego rodzaju nowotworów czy wskazać porę dnia, w której najlepiej przyswajane są leki – powiedział w rozmowie z PAP dr hab. Piotr Bębas z Uniwersytetu Warszawskiego.

– Nobel jest zdecydowanie zasłużony: przynajmniej od 10 lat cały czas mówiło się i słyszało o tym, że powinien być przyznany Nobel z chronobiologii – przyznał Bębas. Jak dodał, oprócz trójki nagrodzonych naukowców, którzy dostarczyli nam najwięcej danych na temat zegara biologicznego u muszki owocowej – do Nobla typowano również Josepha Takahashiego, badacza z Northwestern Univeristy, który badania noblowskiej trójki przeniósł na poziom ssaków.

– Zegar biologiczny występuje – z bardzo małymi wyjątkami – u większości organizmów – tłumaczył dr Bębas. – Jest to mechanizm konserwowany ewolucyjne, tzn. niemalże te sam geny – albo geny bardzo podobne – występują u większości organizmów. U zwierząt geny odpowiedzialne za działanie zegara biologicznego są niemal identyczne. Troszkę inaczej wygląda to u roślin i grzybów, choć wciąż istnieją podobieństwa – dodał.

Jednym z głównych powodów, dla których zegarowi biologicznemu poświęca się tyle uwagi jest to, że białka produkowane przez geny zegara biologicznego regulują ekspresję innych genów. – W hierarchii genów w komórce są one bardzo wysoko postawione. Znaczy to, że zależy od nich przebieg bardzo wielu różnych procesów komórkowych. Wpływają one np. na funkcjonowanie protoonkogenów, czyli takich genów, które łatwo ulegają transformacji nowotworowej. Czyli u organizmów, które mają zaburzone funkcjonowanie zegara biologicznego prawdopodobieństwo rozwoju nowotworu jest dużo większe – podkreślił naukowiec.

Dlatego też dużo uwagi poświęca się dziedzinie badań określanej mianem „light pollution” – czyli „zanieczyszczenia światłem”. – Uważa się, że jeżeli ciągle zaburzamy funkcjonowanie naszego zegara biologicznego poprzez przebywanie w świetle w okresie, kiedy tego światła być nie powinno – czyli np. w nocy – to zwiększamy prawdopodobieństwo rozwoju pewnych nowotworów, np. nowotworu piersi u kobiet czy nowotworów prostaty u mężczyzn – tłumaczył rozmówca PAP.

Innym intensywnie eksplorowanym w ostatnim czasie tematem związanym z działaniem zegara biologicznego jest próba określenia, w jakich porach istnieje większe prawdopodobieństwo zatrucia organizmu. – Pod kontrolą zegara biologicznego znajdują się bowiem geny odpowiedzialne za detoksykację ksenobiotyków, czyli związków, które pochodzą z zewnątrz i zatruwają organizm. A to ma już bezpośrednie przełożenie na skuteczniejsze stosowanie leków, ponieważ o pewnych porach doby nasz organizm będzie intensywniej metabolizował leki, a o innych porach dużo słabiej – dodał badacz.

Po co jednak istnieje rytm dobowy? – Po to, aby realizować funkcje życiowe w najkorzystniejszych okresach. Innymi słowy, aby organizm nie tracił energii na przeciwdziałanie czynnikom niekorzystnym. Oczywiście my jesteśmy świadomi tego, co się dzieje. Wyobraźmy sobie jednak owada, który działa instynktownie. W związku z czym to właśnie zegar informuje jego organizm, że ma on być np. nieaktywny w południe, kiedy jest dla niego za gorąco – stwierdził badacz.

Bębas podkreślił, że choć sami nobliści nie wykraczają w swoich badaniach poza tematykę związaną z muszką owocową, to ich uczniowie rozszerzają te badania na inne organizmy. – Idealnym przykładem jest była studentka Mike’a Younga, Amita Seghal. Choć ona sama Nobla nie dostała, to do dzisiaj ma ogromny wkład w badanie rytmów biologicznych, zarówno u muszek jak i u ssaków – przyznał dr Bębas.

 

 

Źródło: PAP – Nauka w Polsce