Cirkadijalni ritam

Savremeni način života umnogome je doprineo da svaki pojedinac živi negde između juče i sutra, sve vreme gledajući na sat dok uporno zaboravlja na vreme. Cirkadijalni ritam poznatiji kao „biološki ritam“ predstavlja endogeno generisan ritam sa periodom trajanja dvadeset četiri sata.

 

Šta se dešava noću?

Iza biološkog ritma svakog pojedinca stoji fiziologija. Centar cirkadijalnog ritma nalazi se u prednjem delu hipotalamusa i zove se suprahijazmatski nukleus. Kako se on nalazi supraoptički, prima signale direktno sa mrežnjače o količini svetlosti i vremenu. Kao odgovor na registrovanu količinu svetlosti noću, epifiza luči hormon melatonin. Melatonin je neurohormon koji je presudan kada se radi o unutrašnjem časovniku organizma. Takođe, tokom noći u vremenu između 04:00h i 06:00h temperatura tela je niža u odnosu na temeperaturu tokom dana. Cirkadijalni ritam, međutim, može biti odgođen. Izloženost čak i veštačkoj svetlosti može uticati na odloženo lučenje melatonina.

 

Fluktuacija melatonina i kortizola tokom dana

 

 

Molekularni mehanizmi

Godine 2017. naučnici Džefri Hol, Majkl Rozbaš i Majkl Jang dobili su Nobelovu nagradu iz oblasti medicine i fiziologije zbog otkrića molekularnog mehanizma cirkadijalnog ritma kod Drosophila sp. Zapažanja da organizmi cirkadijalni ritam prilagođavaju dobu dana dugo su dokumentovana, međutim, naučnike je zanimalo kako to genetika objašnjava. Deceniju pre otkrića Nobelovaca, dva naučnika iz Kalifonije imala su ideju da identifikuju gen koji je odgovoran za biološki ritam kod vinske mušice, a potom su dokazali da je mutacija nepoznatog gena poremetila njen biološki ritam. Nazvali su ga „gen perioda“. Godine 1984. Hol, Rozbaš i Jang, izolovali su gen „period“, a potom su otkrili protein PER koji je kodiran ovim genom i uvideli su da se ovaj protein u ćelijama akumulira tokom noći, dok se tokom dana degradira. Dakle, nivo proteina PER osciluje tokom dvadesetčetvoročasovnog ciklusa, sinhorno sa cirkadijalnim ritmom.

 

Molekularni mehanizmi dnevno-noćnog ritma

 

 

Njihovo istraživanje se nastavilo pretpostavkom da protein PER može da blokira aktivnost „period“ gena. Dokazali su da pomoću inhibitorne povratne sprege PER protein može da spreči sopstvenu sintezu i tako da reguliše svoj nivo u kontinuiranom, cikličnom ritmu.

 

Cirkadijalni ritam kod biljaka

Svetlo je signal preko kog biljke sinhronizuju svoj unutrašnji sat. Pigmenti apsorbuju određeni spektar svetlosti putem fotoreceptora, pri čemu ćelije biljaka određene proteine degradiraju, a tokom noći ih ponovo akumuliraju. Biljke takođe imaju „samoodrživi oscilator“ koji se pokreće zahvaljujući povratnoj sprezi. Tokom dana eksprimiraju se geni CCA1 i LYH, dok se tokom noći eksprimira GI i ELF4. Kada se CCA1 i LYH prekomerno eksprimiraju, što se dešava kada su biljke predugo izložene svetlosti, dolazi do negativne povratne sprege koja reguliše sintezu proteina

 

Primeri cirkadijalnog ritma kod biljaka

 

 

Poremećaji cirkadijalnog ritma i posledice

Postoje indikacije da je hronična neusklađenost našeg načina života i ritma koji diktira naš unutrašnji sat povezana sa povećanim rizikom od različitih bolesti. Osim što utiče na vreme kada treba da se odmaramo, cirkadijalni ritam utiče i na krvni pritisak, temperaturu i oslobađanje hormona. Naš „molekularni sat“ utiče na metabolizam kroz kontrolu glukoneogeneze, osetljivosti na insulin i sistemskih oscilacija glukoze u krvi. Sve ovo dovodi do zaključka da je od izuzetnog značaja za opšte zdravlje organizma uskladiti biološki sat sa ručnim, jer je vreme sa aspekta fiziologije i molekularne biologije relativna stvar.

 

 

 

Izvori: 

• https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867400816372?fbclid=IwAR2ZRuSprQgSedMBuokdsdMFRvVET2rnEBF8SgHTL7rSMDHtvqrdVziledA
• https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1534580702001843?fbclid=IwAR1jOf9R5thDEkTB_ijthwAaQ9inQvaviTuzVwG6lTowZ2JgLTMy_tUYo9E
• http://www.plantcell.org/content/18/4/792?fbclid=IwAR1IO8X2louNLqzIbwGOUjbo9gjPF6VAq844gnJq4hKu-o2_MVdKwrpLRQo