A genetikai mechanizmus: belső óráink működése

2024 Szerző: Malcolm Clapton | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 03:59

Mindenki hallott már a belső óráról, de kevesen tudják, hogyan működnek. Az Egyesült Államokból származó tudósok két csoportja nagyszabású vizsgálatokat végzett, hogy megértsék óráink működését és a szervezetre gyakorolt hatását.

Egész nap hallgatjuk a testünkben lévő óra „kettyegését”. Ez az, ami reggel felébreszt, és éjszaka álmosnak érezzük magunkat. Ez az, ami a megfelelő időben emeli és csökkenti testhőmérsékletünket, szabályozza az inzulin és más hormonok termelődését.

A test belső óráját, éppen azt a ketyegést, amit érzünk, cirkadián ritmusnak is nevezik.

Ezek a ritmusok még gondolatainkra és érzéseinkre is hatással vannak. A pszichológusok az emberi agyra gyakorolt hatásukat vizsgálják úgy, hogy önkénteseket kényszerítenek arra, hogy kognitív teszteket végezzenek a nap különböző szakaszaiban.

Kiderült, hogy a reggel a legalkalmasabb idő olyan feladatok elvégzésére, amelyekhez az agy többfeladatos tevékenységét igényli. Ha egyszerre több információréteget kell a fejében tartani, és ezeket az adatokat azonnal feldolgozni, akkor a nap elején érdemes elkezdenie a munkát. De a nap második fele kiválóan alkalmas az egyszerű és érthető feladatok feldolgozására.

A cirkadián ritmusok óriási hatással vannak a depresszióban vagy bipoláris zavarban szenvedőkre is. Az ilyen problémákkal küzdő emberek nem alszanak jól, és egész nap késztetést éreznek arra, hogy igyanak. Egyes demens betegek különleges „naplemente hatást” tapasztalnak: a nap végén agresszívvé válnak, vagy elvesznek térben és időben.

"Az alvási és aktivitási ciklusok a mentális betegségek kritikus részét képezik" - mondja Huda Akil, a Michigani Egyetem idegkutatója. Ezért az idegtudósok azon fáradoznak, hogy megértsék, hogyan működnek belső óráink, és milyen hatással vannak az agyunkra. A kutatók azonban nem tudják csak úgy kinyitni a koponyát, és éjjel-nappal figyelni a sejtek működését.

Néhány évvel ezelőtt a Kaliforniai Egyetem agyakat adományozott kutatási célokra, amelyeket gondosan megőriztek a donorok halála után. Néhányan közülük kora reggel, mások délután vagy éjszaka haltak meg. Dr. Akil és munkatársai úgy döntöttek, hogy megvizsgálják, hogy az egyik agy különbözik-e a másiktól, és hogy a különbség attól függ-e, hogy a donor mikor halt meg.

„Talán egyszerűnek tűnik a sejtésünk, de valamiért korábban senki sem gondolt rá” – mondja Dr. Akil.

Kollégáival 55 egészséges ember agymintáját választották ki, akik hirtelen balesetben, például autóbalesetben haltak meg. A kutatók minden agyból szövetmintát vettek azokból a lebenyekből, amelyek felelősek a tanulásért, a memóriáért és az érzelmekért.

A donor halálának idején az agysejtekben lévő gének aktívan kódoltak egy fehérjét. Annak a ténynek köszönhetően, hogy az agyat gyorsan megőrizték, a tudósok képesek felmérni a gének aktivitását a halál pillanatában.

A kutatók által tesztelt gének többsége nem mutatott semmilyen mintát a teljesítményükben a nap folyamán. Több mint 1000 gén azonban napi aktivitási ciklust mutat. Azon emberek agya, akik ugyanabban a napszakban haltak meg, ugyanazokat a géneket mutatta működés közben.

A tevékenységi minták közel azonosak voltak, olyannyira, hogy időbélyegként is használhatók voltak. Szinte félreérthetetlen volt meghatározni, hogy egy személy melyik pillanatban halt meg, köszönhetően e gének aktivitásának mérésének.

Ezután a kutatók tesztelték azoknak a donoroknak az agyát, akik klinikai depresszióban szenvedtek. Itt nemcsak az időbélyeget verték le: úgy tűnt, hogy ezek a betegek Németországban vagy Japánban élnek, de nem az Egyesült Államokban.

Az elvégzett munka eredményeit 2013-ban tették közzé. A Pittsburghi Egyetem kutatóit ők inspirálták, és megpróbálták reprodukálni a kísérletet.

„Korábban nem gondolhattunk volna egy ilyen vizsgálatra” – mondja Colleen McClung neurológus. Dr. McKlang és kollégái 146 agymintát tudtak tesztelni az egyetem donorprogramjából. A kísérlet eredményeit a közelmúltban publikálták.

Ám Dr. McClang csapata nemcsak az előző kísérlet eredményeit tudta megismételni, hanem új adatokhoz is jutott. Összehasonlították a génaktivitás mintázatait fiatalok és idősek agyában, és érdekes különbséget találtak.

A tudósok abban reménykedtek, hogy választ találnak arra a kérdésre: miért változik meg az ember cirkadián ritmusa az életkor előrehaladtával? Végül is, ahogy az emberek öregszenek, az aktivitás csökken, és a ritmusok megváltoznak. Dr. McClang megállapította, hogy a napi ciklusokban legaktívabb gének némelyike 60 éves korára már nem volt használatban.

Lehetséges, hogy néhány idős ember abbahagyja a belső órájuk működéséhez szükséges fehérje termelését.

Emellett a kutatók meglepődve tapasztalták, hogy bizonyos géneket csak idős korban vettek be az aktív napi munkába. „Úgy tűnik, hogy az agy megpróbálja kompenzálni egyes gének leállását mások munkájával az extra óra aktiválásával” – mondja Dr. McClang. Talán az agy azon képessége, hogy tartalék cirkadián ritmust hoz létre, védekezés a neurodegeneratív betegségek ellen.

A tartalék belső órára való átállást az orvosok használhatják cirkadián ritmuszavarok kezelésére. A kutatók most állati génekkel kísérleteznek, és megpróbálják megérteni, hogyan aktiválódnak és kapcsolódnak ki a belső óra génjei.

Más szóval, a tudósok hallgatnak a „kettyegésre”, és meg akarják érteni: mit akar elmondani nekünk az agy?