Genetický mechanismus: jak fungují naše vnitřní hodiny

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 03:50

Každý slyšel o vnitřních hodinách, ale málokdo ví, jak fungují. Dvě skupiny vědců ze Spojených států provedly rozsáhlé studie, aby pochopili, jak naše hodiny fungují a jaký je jejich vliv na tělo.

Po celý den posloucháme „tikání“hodin uvnitř našeho těla. Právě to nás ráno probudí a v noci se cítíme ospalí. Právě ona nám ve správný čas zvyšuje a snižuje tělesnou teplotu, reguluje produkci inzulínu a dalších hormonů.

Vnitřní hodiny těla, samotné tikání, které cítíme, se také nazývá cirkadiánní rytmy.

Tyto rytmy dokonce ovlivňují naše myšlenky a pocity. Psychologové studují jejich účinky na lidský mozek tím, že nutí dobrovolníky podstupovat kognitivní testy v různou denní dobu.

Ukázalo se, že ráno je nejlepší čas na provádění úkolů, které vyžadují, aby mozek vykonával multitasking. Pokud potřebujete mít v hlavě několik vrstev informací najednou a tato data rychle zpracovat, měli byste začít pracovat na začátku dne. Druhá polovina dne je ale vhodná pro zpracování jednoduchých a srozumitelných úkolů.

Cirkadiánní rytmy mají obrovský dopad i na ty, kteří trpí depresí nebo bipolární poruchou. Lidé s těmito problémy nespí dobře a pociťují nutkání pít po celý den. Někteří pacienti s demencí pociťují zvláštní „efekt západu slunce“: na konci dne se stanou agresivními nebo se ztratí v prostoru a čase.

„Spánkové cykly a cykly aktivity jsou kritickou součástí duševní nemoci,“říká Huda Akil, neurovědkyně z University of Michigan. Neurovědci se proto snaží pochopit, jak fungují naše vnitřní hodiny a jaký vliv mají na náš mozek. Vědci ale nemohou jen otevřít lebku a sledovat, jak buňky pracují nepřetržitě.

Před několika lety Kalifornská univerzita darovala mozky pro výzkum, které byly po smrti dárců pečlivě uchovány. Někteří z nich zemřeli brzy ráno, jiní odpoledne nebo v noci. Doktorka Akil a její kolegové se rozhodli prozkoumat, zda se jeden mozek liší od druhého a zda rozdíl závisí na okamžiku, kdy dárce zemřel.

"Možná se vám náš odhad bude zdát jednoduchý, ale z nějakého důvodu o tom nikdo dříve nepřemýšlel," říká Dr. Akil.

Se svými kolegy vybrala vzorky mozku od 55 zdravých lidí, kteří zemřeli při náhlé nehodě, například při autonehodě. Z každého mozku vědci odebrali vzorky tkáně z těch laloků, které jsou zodpovědné za učení, paměť a emoce.

V době smrti dárce geny v mozkových buňkách aktivně kódovaly protein. Díky tomu, že se mozek rychle zachoval, jsou vědci schopni posoudit aktivitu genů v okamžiku smrti.

Většina genů, které výzkumníci testovali, nevykazovala během dne žádný vzor ve svém výkonu. Více než 1000 genů však vykazuje denní cyklus aktivity. Mozky těch lidí, kteří zemřeli ve stejnou denní dobu, vykazovaly stejné geny v práci.

Vzorce aktivit byly téměř totožné, a to natolik, že je bylo možné použít jako časové razítko. Bylo téměř nezaměnitelné určit, v jakém okamžiku člověk zemřel, díky měření aktivity těchto genů.

Poté vědci testovali mozky těch dárců, kteří trpěli klinickou depresí. Zde nebylo časové razítko jen odklepnuto: zdálo se, že tito pacienti žili buď v Německu nebo v Japonsku, ale ne ve Spojených státech.

Výsledky provedené práce byly zveřejněny v roce 2013. Vědci z University of Pittsburgh se jimi inspirovali a pokusili se experiment zopakovat.

"Na takovou studii jsme dříve nemohli myslet," říká neuroložka Colleen McClungová. Dr. McKlang a její kolegové byli schopni otestovat 146 vzorků mozku z univerzitního dárcovského programu. Výsledky experimentu byly zveřejněny poměrně nedávno.

Tým doktora McClanga ale dokázal nejen zopakovat výsledky předchozího experimentu, ale také získat nová data. Porovnali vzorce aktivity genů v mozcích mladých a starých lidí a našli zajímavý rozdíl.

Vědci doufali, že najdou odpověď na otázku: proč se cirkadiánní rytmy lidí mění, jak stárnou? Koneckonců, jak lidé stárnou, aktivita klesá a rytmy se mění. Dr. McClang zjistil, že některé z genů, které byly nejaktivnější v denních cyklech, se již ve věku 60 let nepoužívají.

Je možné, že někteří starší lidé přestanou produkovat bílkovinu potřebnou k udržení chodu vnitřních hodin.

Také vědce překvapilo zjištění, že některé geny byly součástí aktivní každodenní práce až ve stáří. „Zdá se, že se mozek snaží kompenzovat vypnutí některých genů prací jiných aktivací extra hodin,“říká Dr. McClang. Možná je schopnost mozku vytvářet rezervní cirkadiánní rytmy obranou proti neurodegenerativním onemocněním.

Přepnutí na náhradní vnitřní hodiny mohou lékaři využít k léčbě poruch cirkadiánního rytmu. Vědci nyní experimentují se zvířecími geny a snaží se pochopit, jak se aktivují a vypínají geny vnitřních hodin.

Jinými slovy, vědci poslouchají „tikaní“a chtějí pochopit: co se nám mozek snaží říct?