A kutatók megfejtik az emberi bioritmust
Magában a természetben sem volt sok más: mivel az egysejtű organizmusok több mint egymilliárd évvel ezelőtt találták ki a belső órát, az evolúció a hasznos ötletből a legváltozatosabb órák inflációját eredményezte. A kutatók az első óra leszármazottait azonosították az emlősökben a szervezet szinte minden sarkában. Áprilisban például Charles Weitz és Kai-Florian Storch molekuláris biológusok az amerikai Harvard Egyetemről arról számoltak be, hogy elfogták a szív, a máj és a tüdő belső óráinak nagy részét. Egy genetikai elemzés kimutatta a két kutató számára, hogy a belső órák fejlődése nem volt fukar a kreativitással szemben. Tehát jól látható, hogy a különböző szervek összes órája közös eredetű. De mintha a mérnökök időről-időre darabonként módosították volna a találmányt, az óráknak hasonló feladatok ellenére is csak néhány közös eleme van.
Szorgalmas tanulmányban Weitz és Storch megvizsgálta az egerek szerveinek génaktivitását. Megvizsgálták az összes egérgén csaknem egyharmadát a legmodernebb génszondákkal. Körülbelül ötszáz olyan gént találtak minden szervben, amelyek a nap ritmusával rezonálnak. A gének és a sejtfehérjék kölcsönhatása, amelyek segítenek irányítani hasonló funkciókat az összes szervben, de minden óra több mint kilencven százalék nagyon egyedi óra gént tartalmaz.
Ennek ellenére a test összes kronométere szinkronban működik. Hasonlóan ahhoz, ahogyan a pontos időt Németországban központilag adja ki a Braunchweigi Physikalisch-Technische Bundesanstalt, úgy tűnik, hogy a testben is van egyfajta időközpont. Az agyban egy rizsszem nagyságú szerkezet jön szóba. Körülbelül a szem mögötti orrhíd szintjén helyezkedik el, a két látóideg x alakú kereszteződése felett. A kutatók "szuprachiasmatikus magnak" hívják, ami valami olyasmit jelent, mint "a kereszt fölötti mag". A bennfentesek röviden beszélnek az "SCN" -ről is.
Az idegzsinórok az SCN-ből a tobozmirigybe vezetnek, ahol többek között az alváshormon "melatonin" képződik. Ennek megfelelően a „kereszt fölötti mag” irányítja az alvási ritmust és ennek eredményeként a test változatos bioritmusait. Ha a reggelet vesszük kiindulópontnak, az SCN úgy kezdi a sorozatot, hogy reggel hat körül csökkenti a vérben a melatonin szintjét. Ennek eredményeként a vérnyomás, a pulzus és a testhőmérséklet emelkedik. A reakciókészség növekszik, és hét óra körül a testet elárasztják az aktiváló nemi hormonok. Dél körül a test optimálisan van ellátva oxigénnel, mivel ekkor van a legnagyobb a vörösvértestek koncentrációja.
Délután a légzési gyakoriság a legmagasabb, a tapadás ereje a legerősebb, a reflexek pedig a szokásosnál gyorsabbak. 16:00 órakor a testhőmérséklet, a vérnyomás és a pulzus eléri a legmagasabb szintet. 18:00 körül úgy tűnik, hogy a test megújulni kezd a napi munka után. akar - legalábbis ebben az időben a vizelet áramlása a legerősebb. A fájdalomérzékenység fokozatosan növekszik éjszaka felé, és körülbelül két órával az elalvás előtt az SCN a tobozmirigy számára parancsot ad a melatoninszint újbóli emelésére.
Szinte lehetetlen leválasztani ezeket a ritmusokat. Aki mégis megpróbálja - például éjszakai dolgozóként -, általában gyakrabban betegszik meg, és pszichológiailag kevésbé ellenálló. Bár ez már régóta ismert, néhány héttel ezelőttig a kutatók csak találgatni tudták, hogy a testnek hogyan sikerül a belső ritmusokat szilárdan összekapcsolnia a nappali-éjszakai ciklussal.
Néhány évtizeddel ezelőtt még néhány kutató feltételezte, hogy a belső óra menetét nem a világos és a sötét váltakozása határozza meg. Megfigyelték, hogy a vakok belső órája nagyrészt szinkronban működik az összes többi emberével. Az 1960-as években azonban meglepő felfedezés történt: a vak emberek, akik kozmetikai okokból üvegtestet kaptak a látszólag működésképtelen szemük miatt, elvesztették szokásos napi ritmusukat. Bár nagyrészt normális váltakozást tartottak fenn az alvási és az ébrenléti fázis között, a napjuk általában valamivel hosszabb lett, mint 24 óra. A belső órája "szabadon futott", ahogy a kronobiológusok mondják: minden nap bizonyos percekig tévedett anélkül, hogy visszaállítottuk volna a megfelelő időpontra.
Az agykutató, David Berson, a Providence-i Amerikai Brown Egyetem felfedezte ennek a megfigyelésnek az élettani okát: Ez év februárjában a "Science" magazinban beszámolt arról, hogy a közel 150 éve ismert kúp- és pálcasejteken kívül a a fekete-fehér és a színlátás a felelős, a fotoreceptor sejtek harmadik típusa található. Akkor fedezte fel a sejteket, amikor gondos elemzésekkel az idegzsinórok útját követte az SCN-től a szem retinájáig. A sejtek úgy néznek ki, mint egy öreg fa szélesen elágazó lombkoronája, és a nap felkelésével és lenyugvásával megváltoztatják tevékenységüket. Ezáltal ideálisak arra, hogy összehangolják a szuprachiasmatikus mag ritmusát a nap menetével.
Az SCN azonban nem napóra - a magnak csak a napra van szüksége a saját órájának kalibrálásához. A kutatók jelenleg azon dolgoznak, hogy részletesen megfejtsék ennek az óragenerátornak a mechanizmusát. Nyilván úgy működik, hogy újra és újra aktiválják és deaktiválják egymást. Körülbelül fél nap telik el az aktiválás és a deaktiválás között, így bizonyos fehérjék úgy jönnek-mennek az SCN sejtjeiben, mint az apály és az áramlás: egyes fehérjék nappal aktívak, mások éjszaka. A nap hatása nélkül azonban a változás némileg lelassul, általában napi egy órával. Tavaly Urs Albrecht a hannoveri Max Planck Intézetből, a hustoni amerikai kollégákkal együtt megtudta, hogy az SCN génjei hogyan szinkronizálják ritmusukat a nap útjával. Az angol "Period" nevű gén két variánsa játszik a fő szerepet. Például a "Period1" génváltozat biztosítja, hogy a belső óra kissé előre legyen állítva, míg a "Period2" variáns visszaállítja az órát. A vérben lévő jelanyagok és az anyagcsere ingadozásai biztosítják, hogy a test többi órája is kövesse az SCN által beállított ritmust.