Миналата година трима американски учени си поделиха наградата за физиология и медицина за 2017 година. Джефри Хол, Майкъл Росбаш и Майкъл Янг бяха отличени за откриването на молекулярен механизъм, който контролира циркадния ритъм.
Според съобщението на Нобеловия комитет работата на тримата „обяснява как растенията, животните и хората адаптират своя биологически ритъм, така че да се синхронизира с промените на Земята“.
Циркаден ритъм се нарича биологичният часовник, който ни помага да настроим физиологията си за промените на околната среда при смяна на деня и нощта.
Нарушенията в работата на циркадните ритми може да доведе до проблеми със здравето. Най-разпространен пример за това е дискомфортът, свързан с нарушенията, предизвикани от работата на нощни смени. Подобно е и действието при смяната на часовото време. Тази година за последно стрелките на часовниците ще се върнат един час назад на 27 октомври през нощта. (Бел. ред. В такава ситуация трябва сериозно да се погрижите за качеството на своя сън и тонус през деня. На стр. 23 ще прочетете за Мелатосел, а на страниците на това фолио вижте ДИНАФОРС® екстра стронг.)
Пътуванията със самолет ни позволяват да се потопим в различни култури и да изследваме чудесата на природата – в случай, че успеем да преодолеем умората от часовата разлика.
Но какво, ако можехме да контролираме нашия биологичен часовник? Биолози от Вашингтонския университет в Сейнт Люис намериха лек за ефектите от часовата разлика при мишки, като активираха малка подгрупа неврони, играещи роля за настройване на денонощните ритми.
Всички съществени телесни функции са тясно синхронизирани с местното време от денонощния, или циркадния, часовник на тялото. Малка точка на самото дъно на мозъка, близо до небцето на устата, ни напомня да заспиваме и да се събуждаме в редовно време всеки ден. Този главен часовник е супрахиазмалното ядро, или SCN.
Когато тази система се разстрои, например от работа на смени или прекосяване на часови зони, 20-те хиляди неврона в SCN се борят да приспособят тялото към новия график. Стимулирането само на 10% от тях да излъчват правилния модел на електрическа активност помагало на мишките бързо да се пригодят към новия дневен режим, открили изследователите.
„Точно както вашият часовник е добър в отчитането на времето, но е безполезен, ако не го настроите на местното време – казва Ерик Херцог, професор по биология от Вашингтонския университет, - така ние се чудехме как биологичният часовник на тялото се пренастройва към местното време.“
Херцог и сътрудниците му подозирали, че малка подгрупа неврони в SCN играят роля, тъй като те произвеждат вазоактивни чревни полипептиди, или VIP – значимо съединение, което невроните използват, за да комуникират и да синхронизират денонощните си ритми едни с други.
„Ние предположихме, че VIP невроните са като бабите, които се грижат да казват на всекиго какво да прави“, казва Херцог. Има само около 2000 такива неврона в SCN на хората и мишките, посочва той.
За да тестват тази хипотеза, учените първо разработили начин за отличаването на нормалните циркадни модели на електрическа активност на VIP невроните. Така те успели да разграничат два класа такива неврони. Тоничните VIP неврони излъчвали електрически сигнали с постоянно темпо и през равни интервали, докато нерегулярните VIP неврони излъчвали сигнали по двойки или тройки, с равни интервали след всяка двойка или тройка.
След това изследователите тествали дали активирането на VIP невроните би променило денонощния режим на SCN и мишките. За да проведат експеримента, те държали животните в пълна тъмнина цял ден и цяла нощ, без никакви подсказки в обкръжаващата им среда относно това, кое време е. Използвайки така наречената оптогенетика, учените активирали само VIP невроните по едно и също време всеки ден, имитирайки долитането в нова часова зона.
Тествайки различните модели на електрическа активност, авторите открили, че мишките преодоляват часовата разлика по-бързо, когато VIP невроните бъдат стимулирани да излъчват нерегулярни сигнали. Мишките се адаптирали по-бавно към новото локално време, когато VIP невроните им изстрелвали сигнали с тоничен модел.
„Открихме, че нерегулярният модел кара VIP невроните да отделят VIP, а той според нас е сокът, който може да премести стрелките на часовника по-бързо. Ние действително започваме вече да разбираме как е свързана системата за времето в мозъка и открихме, че кодът, използван от VIP невроните, наистина е ключов за настройване на нашия дневен режим“, казва Херцог.
В бъдеще изследователите се надяват да намерят начини да стимулират VIP невроните да отделят VIP, за да могат да преместват стрелките на биологичния часовник и да намаляват ефектите от часовата разлика при хората, които пътуват на дълги разстояния със самолет или работят на смени.
Върху фолиото работиха Елица ТАНЧЕВА, Антоанета ТИТЯНОВА и Мартина ЗИНОВИЕВА
