Bulgular, sirkadiyen ritim bozukluklarıyla ilgili hastalıkları araştırmak için yeni bir model oluşturuyor

Biyokimyasal, fizyolojik ve davranışsal süreçlerin zamanlamasını koordine eden vücudun iç saatindeki bozulmalar, kanser, kardiyovasküler durumlar ve enfeksiyonlara yatkınlık gibi bir dizi hastalıkla ve ayrıca daha yüksek kaza riskiyle ilişkilidir. Sirkadiyen ritimlerdeki yaygın kesintiler, ABD’de yaklaşık 30 milyon insan tarafından gerçekleştirilen jet gecikmesi ve vardiyalı çalışmadır.

Biyoloji Fahri Profesörü nörobiyolog Eric Bittman, “Her ikisi de ışık döngüsündeki değişimlere tepki verme yeteneğimizi etkileyen iki mutasyon üzerinde çalışıyoruz” diyor. “İkisi de saati hızlandırıyor. Aydınlık:karanlık programdaki aksaklıklara karşı ne kadar savunmasız olduğumuzu ortaya koyuyorlar.”

Memelilerde sirkadiyen ritimler, beyindeki hipotalamusun suprakiazmatik çekirdeğindeki ana kalp pili tarafından dahili olarak üretilir. Ayrıca vücuttaki her hücrenin, ana kalp pilinin koordine ettiği kendi sirkadiyen saati vardır. Normal, aydınlık:karanlık ve dalgalı ortamda sirkadiyen saatler 24 saatlik döngüler oluşturur. Bununla birlikte, hamsterler karanlıkta incelenirken olduğu gibi sabit koşullarda, ritimler, süresi 24 saatten daha uzun veya daha kısa olan döngüler oluşturur.

“Bunun bize gösterdiği şey, ritmiklik üreten bir iç mekanizma olduğu ve hayvanların çevreden gelen ipuçlarını kullandığı, en güçlüsü ise ışık:karanlık döngüsüdür, onu tam olarak 24 saate kadar senkronize etmek için.” Bittman diyor.

Önceki araştırmada, Bittman ve ekibi, Suriye hamsterlarının sirkadiyen düzenleyici geni Cryptochrome 1’de (CRY1) bir kusur olarak, duper olarak adlandırdıkları resesif bir mutasyon tanımladılar. Hızlı homozigotluk haritalamasını kullanarak hamster genomunun taslağını geliştirerek, insan hastalıklarını araştırmak için modern bir genetik araştırma modeli yarattılar.

Yakın zamanda yayınlanan bir takip makalesinde Ulusal Bilimler Akademisi (PNAS) Bildirileri, araştırma ekibi, genetiği değiştirilmiş hamsterlerde kandırmanın etkilerine odaklanıyor. Bilim adamları, biyolojik saatin dış sinyaller ve kalp hastalığı ile senkronizasyonu olan sirkadiyen sürüklenmede CRY1’in önceden şüphelenilmeyen fonksiyonlarını tanımladılar.

Bittman, “Duper, sabit koşullarda saati hızlandırıyor ve kısa bir ışık darbesine bile tepki olarak 180 dereceye kadar kaymasını mümkün kılıyor” diye açıklıyor. “Bunun, jet gecikmesinin ve vardiyalı çalışmanın etkilerini anlamada alakalı olabileceğinden şüpheleniyoruz.”

Vücudun organları, sirkadiyen bozulmadan sonra saatlerini farklı oranlarda sıfırlar. Bu zamansal yanlış hizalamanın, vardiyalı çalışma ile ilişkili olumsuz sağlık etkilerine neden olduğuna inanılmaktadır. Bittman, “Fizyolojik süreçlerimizin neredeyse tamamı ritmiktir” diyor.

Araştırmacılar, saatin hızlanmasından bağımsız olarak, aldatıcı mutant hamsterlerde sirkadiyen yeniden sürüklenmenin hızlandığını buldular. Araştırmacılar, sirkadiyen yanlış hizalamanın sağlık sonuçları hakkında daha fazla şey anlamak için, faz kaymaları tarafından ağırlaştırıldığı bilinen bir hamster kalp hastalığı modelinde aldatıcı ve faz kaymalarının etkilerini incelediler.

Her iki haftada bir sekiz saatlik faz kaymaları şeklinde simüle edilmiş jet lag, kardiyomiyopatik hamsterlerin ömrünü kısalttı. Bununla birlikte, mutasyon, ışık:karanlık döngülerinin değişimine uyumlarını hızlandırdığı için, aldatıcı hamsterlarda kısaltılmış yaşam süresi tersine döndü. Bittman, bulguların insan biyolojik saatlerinde yer alan yolları saptamak için çıkarımları olduğunu söylüyor.

“Jet gecikmesi olan insanlar veya milyonlarca vardiya çalışanı için, vücudun – farklı organların – normal zamansal ilişkilerine geri dönmesi günler ve bazen haftalar alabilir” diyor. Birçoğumuz, cep telefonlarına ve bilgisayar ekranlarına bakmak gibi, akşam geç saatlerde ışığa maruz kaldığımızda sirkadiyen sistemimizi bozarız. Bittman, “Beyninizin karaciğeriniz ve böbreklerinizle doğru ilişkiye sahip olması birkaç hafta sürebilir” diye ekliyor.

Araştırma, çevrenin biyolojik saatlerimizi nasıl etkilediği konusunda hepimizin dikkatli olması gerektiğini gösteriyor. Spesifik olarak, hastanelerin hasta odalarındaki ışık ve karanlığın zamanlamasına duyarlı olması gerekir. “Organlar arasındaki ve ana saat ile beyin arasındaki zamansal ilişkiye ve bunun beyindeki ve çevresel organlardaki saati nasıl düzenlediğine dikkat etmemiz ve ışığa karşı duyarlı olmamız gerekiyor: karanlık ortam.” Bittman diyor.

Ek olarak, organların ritimlerini anlamak, tıbbi tedavinin zamanlamasında çok önemli bir husustur. Bittman, “Uygulanan çok sayıda ilaç günün bir saatinde diğerinden daha etkilidir çünkü sirkadiyen saat, aslında bu ilaçlar tarafından hedef alınan tüm bu metabolik yolları düzenliyor” diyor.

Devam eden araştırmalar, biyolojik saatlerin altında yatan mekanizmaları ve hastalıktaki rollerini belirlemeye odaklanacaktır.