Genetski mehanizem: kako delujejo naše notranje ure

2024 Avtor: Malcolm Clapton | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 04:10

Vsi so slišali za notranjo uro, le malo ljudi ve, kako deluje. Dve skupini znanstvenikov iz Združenih držav sta izvedli obsežne študije, da bi razumeli, kako delujejo naše ure in kakšen je njihov učinek na telo.

Čez dan poslušamo "tiktakanje" ure v našem telesu. Prav to nas zjutraj zbudi, ponoči pa nas zaspi. Prav ta nam ob pravem času dvigne in zniža telesno temperaturo, uravnava proizvodnjo inzulina in drugih hormonov.

Notranja telesna ura, samo tikanje, ki ga čutimo, imenujemo tudi cirkadiani ritmi.

Ti ritmi vplivajo celo na naše misli in občutke. Psihologi preučujejo njihove učinke na človeške možgane tako, da prisilijo prostovoljce, da opravljajo kognitivne teste ob različnih urah dneva.

Izkazalo se je, da je jutro najboljši čas za opravljanje nalog, ki od možganov zahtevajo večopravilnost. Če morate v glavi hraniti več plasti informacij hkrati in te podatke hitro obdelati, bi morali začeti delati na začetku dneva. Toda druga polovica dneva je zelo primerna za obdelavo preprostih in razumljivih nalog.

Cirkadiani ritmi imajo velik vpliv tudi na tiste, ki trpijo za depresijo ali bipolarno motnjo. Ljudje s temi težavami ne spijo dobro in čutijo željo po pitju ves dan. Nekateri bolniki z demenco občutijo poseben »učinek sončnega zahoda«: ob koncu dneva postanejo agresivni ali se izgubijo v prostoru in času.

"Cikli spanja in aktivnosti so kritični del duševne bolezni," pravi Huda Akil, nevroznanstvenik z Univerze v Michiganu. Zato se nevroznanstveniki trudijo razumeti, kako delujejo naše notranje ure in kakšen učinek imajo na naše možgane. Toda raziskovalci ne morejo samo odpreti lobanje in gledati celice, ki delujejo 24 ur na dan.

Pred nekaj leti je kalifornijska univerza za raziskave podarila možgane, ki so bili skrbno ohranjeni po smrti darovalcev. Nekateri so umrli zgodaj zjutraj, drugi popoldne ali ponoči. Dr. Akil in njeni sodelavci so se odločili preučiti, ali se eni možgani razlikujejo od drugih in ali je razlika odvisna od trenutka, ko je darovalec umrl.

»Morda se vam bo naše ugibanje zdelo preprosto, a iz nekega razloga nihče prej ni razmišljal o tem,« pravi dr. Akil.

S sodelavci je izbrala vzorce možganov pri 55 zdravih ljudeh, ki so umrli v nenadni nesreči, kot je prometna nesreča. Iz vsakega možgana so raziskovalci vzeli vzorce tkiva iz tistih rež, ki so odgovorne za učenje, spomin in čustva.

V času smrti darovalca so geni v možganskih celicah aktivno kodirali protein. Zahvaljujoč dejstvu, da so se možgani hitro ohranili, lahko znanstveniki ocenijo aktivnost genov v trenutku smrti.

Večina genov, ki so jih raziskovalci testirali, ni kazala nobenega vzorca v njihovem delovanju čez dan. Vendar pa več kot 1000 genov kaže dnevni cikel aktivnosti. Možgani tistih ljudi, ki so umrli ob istem času dneva, so pokazali enake gene pri delu.

Vzorci dejavnosti so bili skoraj enaki, tako da so jih lahko uporabili kot časovni žig. Skoraj nezmotljivo je bilo ugotoviti, v katerem trenutku je oseba umrla, zahvaljujoč merjenju aktivnosti teh genov.

Nato so raziskovalci testirali možgane tistih darovalcev, ki so trpeli za klinično depresijo. Tu časovni žig ni bil samo podrt: zdelo se je, da ti bolniki živijo bodisi v Nemčiji bodisi na Japonskem, ne pa v Združenih državah.

Rezultati opravljenega dela so bili objavljeni leta 2013. Raziskovalci na Univerzi v Pittsburghu so se zgledovali po njih in poskušali reproducirati poskus.

"Prej si nismo mogli zamisliti takšne študije," pravi nevrologinja Colleen McClung. Dr. McKlang in njeni sodelavci so lahko testirali 146 vzorcev možganov iz donatorskega programa univerze. Rezultati poskusa so bili objavljeni pred kratkim.

Toda ekipa dr. McClanga je uspela ne le ponoviti rezultate prejšnjega poskusa, ampak tudi pridobiti nove podatke. Primerjali so vzorce genske aktivnosti v možganih mladih in starejših ljudi in ugotovili zanimivo razliko.

Znanstveniki so upali, da bodo našli odgovor na vprašanje: zakaj se cirkadiani ritmi ljudi spreminjajo s staranjem? Konec koncev, ko se ljudje starajo, se aktivnost zmanjša in ritmi se spreminjajo. Dr. McClang je ugotovil, da nekateri geni, ki so bili najbolj aktivni v dnevnih ciklusih, do 60. leta niso več v uporabi.

Možno je, da nekateri starejši ljudje prenehajo proizvajati beljakovine, potrebne za delovanje njihovih notranjih ur.

Prav tako so raziskovalci presenečeni ugotovili, da so nekateri geni vključeni v aktivno vsakodnevno delo šele v starosti. "Zdi se, da možgani poskušajo nadomestiti zaustavitev nekaterih genov z delom drugih z aktiviranjem dodatne ure," pravi dr. McClang. Morda je sposobnost možganov, da ustvarijo rezervne cirkadiane ritme, obramba pred nevrodegenerativnimi boleznimi.

Prehod na rezervno notranjo uro lahko zdravniki uporabijo za zdravljenje motenj cirkadianega ritma. Raziskovalci zdaj eksperimentirajo z živalskimi geni in poskušajo razumeti, kako se geni notranje ure aktivirajo in izklopijo.

Z drugimi besedami, znanstveniki poslušajo »tiktanje« in želijo razumeti: kaj nam poskušajo možgani povedati?