Как биологические часы отслеживают время?

Представьте себе сцену: вы просыпаетесь в тусклом утреннем свете и задаетесь вопросом, не пора ли уже вставать. Как только вы тянетесь к прикроватным часам, срабатывает ваш утренний будильник. Это удобный, хотя и загадочный, навык. Но как тело отслеживает время, даже когда оно спит?

“Когда мы говорим о наших “биологических часах”, мы имеем в виду наши эндогенные молекулярные часы, которые можно найти практически в каждой клетке нашего тела”.

“Это означает, что на молекулярном уровне существуют клеточные механизмы, которые связываются с определенными генами, активируют различные репрессоры или подавляют активность активаторов. И все это происходит в течение 24-часового цикла”, –  объясняет Греко, доцент Гуманитарного университета в Италии.

Другими словами, наши молекулярные часы генерируют 24-часовой ритм, который влияет на экспрессию генов, метаболизм и уровень белка. Его взлеты и падения влияют на чувство голода, энергичность или усталость. И если эти часы начнут работать со сбоями, последствия могут быть смертельными.

Этот так называемый циркадный ритм составляет 24 часа, потому что – как вы уже догадались — это продолжительность земных суток. У всех светочувствительных существ на планете есть своего рода внутренние часы. Свет является основным сигналом, который сбрасывает наши центральные часы.

Без этого корректирующего механизма ваши биологические часы постепенно рассинхронизировались бы с окружающим миром, вызывая постоянную смену часовых поясов.

Эволюционная причина существования этих внутренних часов заключалась в том, чтобы наши телесные функции могли адаптироваться к изменениям в окружающей среде, особенно между ночью и днем.

Получение смешанных сигналов

Однако свет – это не единственный сигнал. Другие факторы – прежде всего пища – также могут влиять на наши внутренние часы. Это может вызвать проблемы у определенных людей, например, у тех, кто работает посменно.

“Если рабочие работают посменно и едят ночью, когда это не положено, это может привести к рассинхронизации в организме”, – говорит Греко.

“Ваши центральные часы будут синхронизироваться с освещением, в то время как ваши периферийные часы будут синхронизироваться с тем, когда вы едите. Это может привести к нарушению обмена веществ.”

Это было ключевым направлением ее проекта MetEpiClock, осуществленном при поддержке программы действий Марии Склодовской-Кюри. Греко хотела лучше понять связь между циркадными ритмами и метаболическими путями.

“В частности, мы хотели изучить определенный метаболический путь, который регулирует выработку метионина”, – отмечает она. “Это незаменимая аминокислота, которая выполняет множество важных функций”. Включая регулирование наших биологических часов.

Что управляет нашими циркадными ритмами

Греко смогла подтвердить, что взаимодействие этого белка с другим метаболическим ферментом генерирует 24-часовые циркадные ритмы. Ингибирование фермента нарушало циркадный ритм.

Достижение лучшего понимания того, как такие взаимодействия управляют нашими циркадными ритмами, сможет однажды помочь нам справиться с метаболическими заболеваниями, включая сердечно-сосудистые заболевания и диабет. Для Греко это остается главным мотивирующим фактором.

“Теперь у меня есть собственная лаборатория, которая занимается изучением нарушений циркадных ритмов при сердечной недостаточности. Лежащие в основе этого механизмы остаются неясными, поэтому мы изучаем, как изменяются циркадные ритмы при сердечной недостаточности, а также изменения в других тканях”.

Ее исследование – своевременное напоминание о том, что нужно всегда стремиться хорошо выспаться ночью, даже если для этого придется утром нажать кнопку повтора на будильнике.

Поделиться ссылкой