Video: Cahaya' Baharu pada Irama Menarik Jam Sirkadian
2023 Pengarang: Bailey Leapman | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-09-16 19:18
Para saintis telah lama mengetahui bahawa mengganggu irama sirkadian 24 jam mendatangkan malapetaka kepada kehidupan dan kesihatan kakitangan perubatan, tentera dan syarikat penerbangan, pekerja kilang dan pengembara.
Sebuah makalah baharu oleh ahli biologi Universiti Notre Dame, Giles Duffield dan sekumpulan penyelidik yang muncul dalam jurnal Current Biology edisi bulan ini memberi penerangan baharu tentang sistem pemasaan sirkadian dan memfokuskan pada gen utama yang seolah-olah mengawal selia tindak balas jam sirkadian kepada isyarat cahaya.
“Irama sirkadian adalah penting dan menarik kerana ia merangkumi banyak aspek biokimia, fisiologi dan tingkah laku, sama ada secara halus atau terang-terangan,” kata Duffield. Sebagai contoh, kitaran tidur-bangun manusia adalah irama yang sangat jelas dan berpagar rapat ke malam, sementara mungkin kurang jelas ialah hampir semua hormon berayun dengan irama 24 jam dan sehingga 10 peratus gen dalam setiap sel adalah berirama. dikawal.”
Dianggarkan 16 peratus daripada penduduk bekerja A. S. terlibat dalam kerja syif bergilir, dan populasi yang besar dipengaruhi oleh jet lag dan gangguan tidur-bangun yang berkaitan. Kesan perubahan besar dalam jam dalaman badan yang dialami oleh individu ini boleh menjadi sangat mendalam, menyumbang kepada peningkatan kadar kemalangan, kesilapan perubatan dan perkembangan penyakit tertentu.
“Kedua-dua bencana Pulau Tiga Batu pada tahun 1979 dan bencana Chernobyl pada tahun 1986 berlaku pada lewat malam atau awal pagi,” kata Duffield. “Kebanyakan kemalangan trak berlaku sekitar jam 2 pagi. Insiden kanser dan penyakit kardiovaskular meningkat dalam kalangan kakitangan penerbangan trans-Atlantik dan pekerja syif.”
Jam sirkadian induk pada manusia berada di dalam nukleus supraciasmatic otak hipotalamus dan menerima input terus daripada retina (mata) yang melaluinya jam boleh ditetapkan semula atau disegerakkan setiap hari kepada gelap terang yang berlaku. kitaran. Ini memberikan kedua-dua masa dalam sehari dan juga maklumat masa tahun kepada otak dan badan. Perkara boleh menjadi salah dengan jam dalaman apabila sama ada sistem jam atau laluan input cahayanya terganggu.
Menggunakan teknik microarray DNA, Duffield dan penyelidik lain mengenal pasti gen penting yang dipanggil "Inhibitor of DNA-binding 2" (Id2) dan mendapati bahawa gen itu dinyatakan secara berirama dalam pelbagai tisu termasuk nukleus supraciasmatic.
“Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, makmal saya telah menumpukan pada keluarga gen faktor transkripsi yang dinyatakan dalam nukleus supraciasmatik, hati dan jantung,” kata Duffield. “Bersempena dengan rakan sekerja di Sekolah Perubatan Dartmouth dan Pusat Kanser Kapas Norris, kami menghasilkan tetikus kalah mati yang tidak mengekspresikan gen Id2 dan oleh itu terbatal untuk protein Id2 yang berfungsi. Dengan mendedahkan tikus ini kepada perubahan zon masa dalam kitaran terang-gelap mereka, kami dapat mengkaji kesan jet lag buatan. Kami mengubah keadaan gelap terang untuk tikus ini untuk menghasilkan kesan yang setara dengan seseorang yang terbang dari Athens ke Los Angeles, kelewatan 10 jam kitaran mereka.
“Kami mendapati bahawa tikus kalah mati hanya mengambil masa satu atau dua hari untuk pulih daripada jet lag, manakala tikus yang tidak diubah memerlukan empat atau lima hari untuk menyesuaikan diri sepenuhnya. Ia seperti kita menanggalkan brek tangan pada jentera molekul mereka.”
Hasil eksperimen mempunyai implikasi penting untuk memahami perkembangan dan fungsi jam sirkadian dalam otak dan tisu periferi seperti hati dan jantung.
“Lapan tahun lalu, penyelidik menyedari bahawa walaupun anda memusnahkan nukleus supraciasmatik hipotalamus atau memeriksa organ periferi secara berasingan, masih terdapat sistem jam yang berfungsi dalam banyak tisu badan yang lain,” kata Duffield.
Ternyata banyak sel di seluruh badan kita mempunyai mekanisme jam sirkadian intrinsik dan jet lag dan kerja peralihan boleh menghasilkan tak segerak dalaman antara setiap jam khusus tisu kita.
Otak kita, setiap hari, menjana isyarat hormon dan neuron yang mempengaruhi jam selular dalam tisu periferi. Jika talian komunikasi ini terganggu, hati, sebagai contoh, berakhir di satu zon waktu dan otak di zon waktu yang lain.
Jam periferi dalam sistem organ badan ini tidak boleh menerima maklumat secara langsung. Untuk mengetahui masa hari itu berkaitan dengan persekitaran luaran, tisu-tisu ini bergantung pada isyarat yang berasal dari nukleus supraciasmatic: setiap hari otak menghantar isyarat yang memberitahu sel periferi untuk menyesuaikan fasa irama mereka, seperti pin a jam tangan digerakkan sedikit ke hadapan atau ke belakang.
Sekiranya kita boleh mengutak-atik sistem ini pada manusia dewasa, mungkin untuk mengurangkan kesan jet-lag dan kerja syif dengan melaraskan jam dalaman kita dengan pantas. Duffield dan pasukan penyelidik mungkin telah menemui sasaran penting untuk remedi sedemikian dengan mengenal pasti gen Id2, yang nampaknya dalam beberapa cara mengawal magnitud tindak balas jam sirkadian kepada isyarat cahaya.
Kerja ini disokong oleh Royal Society, Wellcome Trust, Yayasan Theodora B. Betz, Institut Sains Perubatan Am dan Notre Dame.
Disyorkan:
Jam Tangan "Swatch" Periferi Adalah Daya Kuat Dalam Irama Sirkadian Badan’
BOSTON, MA –- Irama harian badan-yang pernah dianggap dikawal ketat oleh jam induk yang bersarang di otak-nampaknya didorong ke tahap yang luar biasa oleh jam tangan kecil yang berpoket di dalam organ di seluruh badan. Lebih-lebih lagi, jam tangan persisian ini kelihatan sangat unik dalam penampilan-lebih seperti jam tangan Swatch berbanding Timex klasik.
Pengawal selia baharu jam sirkadian dikenal pasti: Kajian dopamin mungkin mempunyai kesan ke atas aktiviti dan irama tidur dalam penyakit Parkinson
Tidur dan pola makan harian adalah penting untuk kesejahteraan dan kesihatan manusia. Kini, kajian baharu dari Universiti Concordia telah menunjukkan cara dopamin kimia otak mengawal kitaran ini dengan mengubah aktiviti "protein jam"
Irama sirkadian: Gen terkawal jam ditemui dalam C. elegans
Ia hanyalah cacing, cacing nematod yang tinggal di dalam tanah kecil - tetapi implikasinya besar untuk bioperubatan dan biologi sirkadian seperti yang ditunjukkan dalam kajian terbaru yang dikarang oleh penyelidik Universiti Nevada, Reno Alexander van der Linden.
Pautan antara isyarat cahaya dan irama sirkadian ditentukan
Dalam makalah baharu yang diterbitkan minggu ini dalam Prosiding Akademi Sains Kebangsaan, Aziz Sancar, MD, PhD, Profesor Biokimia dan Biofizik Sarah Graham Kenan di Sekolah Perubatan UNC, dan rakan-rakannya telah mengambil satu langkah penting dalam memahami isyarat molekul asas yang mempengaruhi pelbagai proses biologi dari kitaran tidur-bangun kepada pertumbuhan dan perkembangan kanser.
Kaitan antara irama sirkadian dan penuaan: Gen yang dikaitkan dengan umur panjang juga mengawal jam sirkadian badan
Corak tidur dan terjaga manusia sebahagian besarnya dikawal oleh jam sirkadian dalaman yang sepadan rapat dengan kitaran cahaya dan kegelapan 24 jam. Jam sirkadian ini juga mengawal fungsi badan yang lain, seperti metabolisme dan peraturan suhu.
