Tegoroczną nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny doceni każdy, kto zaspał i spóźnił się do szkoły lub do pracy. Trzech Amerykanów (Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash i Michael W. Young) uhonorowano za badania nad molekularnymi mechanizmami odpowiedzialnymi za rytm okołodobowy.
Już w XVIII wieku astronom Jean Jacques d'Ortous de Mairan badając roślinę – mimozę – stwierdził, że jej liście otwierają się w stronę słońca w ciągu dnia, a zamykają o zmierzchu. Postanowił sprawdzić, co stanie się z rośliną stale przebywającą w ciemności. Jak się okazało, także bez dostępu światła słonecznego liście otwierały się i zamykały w stałym, codziennym rytmie, jakby sterował nimi wewnętrzny zegar.
Z czasem udało się poznać więcej "zegarowych" roślin – Karol Linneusz stworzył w Uppsali pierwszy "zegar kwiatowy" z kwiatów otwierających się o określonych godzinach (jego dokładność wynosiła kilka minut). Biologiczne zegary, który pomagają dostosować fizjologię do pory dnia, zaobserwowano także u zwierząt i ludzi. Ta regularna adaptacja jest określana mianem rytmu okołodobowego.
W latach 70. XX wieku Seymour Benzer i jego student Ronald Konopka wykazali, że zaburzenia nieznanego jeszcze genu (nazwanego "genem period") zakłócają zegar biologiczny pospolitych muszek owocowych. Jednak dopiero tegorocznym laureatom udało się poznać mechanizm działania tego zegara.
W roku 1984 Jeffrey Hall i Michael Rosbash (Brandeis University w Bostonie) oraz Michael Young (Rockefeller University, Nowy Jork) wyizolowali gen "period". Później Hall i Rosbash odkryli, że specyficzne białko PER, kodowane przez gen period, gromadzi się w komórce nocą, a w dzień ulega degradacji.
W roku 1994 Michael Young odkrył drugi gen "zegarowy” (nazwano go "timeless"), kodujący białko TIM, niezbędne do normalnego rytmu dobowego. Jak wykazał Young, wiążąc się z białkiem PER – białko TIM umożliwia im obu wnikniecie do jądra komórkowego, gdzie blokują działanie genu "period". Ponieważ nadmiar białka PER blokuję jego dalszą syntezę, zjawiska te są podstawą samoregulacji. Ale co kontroluje częstotliwość oscylacji poziomów białek w żywej komórce?
Michel Young odkrył kolejny gen – "doubletime", kodujący białko DBT, opóźniające gromadzenie się białka PER. To dzięki niemu zmiany poziomu białek zachowują rytm 24-godzinny.
Dalsze badania pozwoliły zidentyfikować dodatkowe białka, będące elementami składowymi tego komórkowego mechanizmu. Pozwalają one na przykład synchronizować rytm dobowy ze zmianami światła i ciemności. Zegary biologiczne działają według tych samych zasad również w komórkach innych organizmów wielokomórkowych – także ludzi.
Wewnętrzny zegar precyzyjnie dostosowuje naszą fizjologię do faz dnia, różniących się jak dzień od nocy. Reguluje zachowanie, poziomy hormonów, sen, temperaturę ciała, apetyt, metabolizm i ciśnienie krwi. Jeśli wewnętrzny zegar nie jest zsynchronizowany z otoczeniem, gorzej się czujemy. Typowym przykładem jest zjawisko "jet lag" znane każdemu, kto poleciał samolotem na egzotyczne wakacje w strefie czasowej różniącej się o wiele godzin. Możliwość korzystania ze sztucznego światła sprawiła, że coraz częściej odchodzimy od naturalnego rytmu życia, związanego z rytmem dnia i nocy.
Specjaliści porównują funcjonowanie organizmu w rytmie okołodobowym do doskonałej orkiestry symfonicznej. Wszystkie procesy biologiczne współgrają ze sobą jak instrumenty w orkiestrze. Zaburzenia rytmu okołodobowego źle wpływają na samopoczucie. Są dowody, że przewlekłe niedopasowanie naszego stylu życia do wewnętrznego zegara (nieregularne pory aktywności i snu, na przykład praca w nocy lub w zmiennych godzinach, ekspozycja na światło w godzinach wieczornych i nocnych) mogą zwiększać ryzyko niektórych chorób.
Najczęstszym zaburzeniem rytmu okołodobowego jest zespół opóźnionej fazy snu (DSPS). Dotyczy głównie osób poniżej 30. roku życia, które zasypiają dopiero po 2:00. Jeśli pacjent może rano spać do woli, profil i długość snu są prawidłowe, ale pojawiają się problemy z porannym wstawaniem. Zaburzenie to może mieć podłoże biologiczne – albo wynikać z trybu życia, na przykład spędzania wieczornych godzin na wysiłku fizycznym, przed telewizorem, komputerem lub ze smartfonem w ręce.
Zespół przyśpieszonej fazy snu jest typowy dla osób po 60. roku życia. Chętnie zasypiają oni przed godziną 21:00, za to wstają o 3- 4:00 nad ranem, często budząc innych domowników
Rzadkim zaburzeniem jest tak zwany rytm wolno biegnący. Najczęściej pojawia się u osób niewidomych lub znajdujących się w izolacji. Każdego dnia zasypiają one i budzą się później, zgodnie z własnym, wewnętrznym rytmem okołodobowym (który jest dłuższy niż 24 godziny).
Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl
Laureat medycznego Nobla, prof. Rosbash to człowiek bystry i wymagający
Jeden z laureatów tegorocznego Nobla z medycyny, prof. Michael Rosbash, to człowiek bystry i wymagający – powiedziała PAP prof. Elżbieta Pyza z Uniwersytetu Jagiellońskiego, która współpracowała z noblistą przy kilku publikacjach.
Komitet Noblowski ogłosił, że laureatami Nagrody Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny zostali trzej Amerykanie: Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash i Michael W. Young. Odkryli oni molekularnych mechanizmy kontrolujące rytmy okołodobowe u organizmów.
"Znam profesora Rosbasha, współpracowaliśmy ze sobą, mamy kilka prac wspólnych na temat rytmów okołodobowych" – powiedziała w rozmowie z PAP prof. Elżbieta Pyza z Instytutu Zoologii i Badań Biomedycznych Uniwersytetu Jagiellońskiego. "To człowiek wymagający, bardzo bystry umysł" – dodała.
Badaczka w swojej pracy zajmuje się zmianami strukturalnymi, które zachodzą w mózgu w ciągu doby – u muszki owocowej i u ssaków.
Nagroda Nobla dla chronobiologów jest dla niej zaskoczeniem. "Nie spodziewałam się tego!" – przyznała.
Zapowiedziała, że w przyszłym roku prof. Rosbash ma wygłosić w Krakowie wykład plenarny podczas konferencji Neurofly. Dodała, że prof. Rosbash opowiadać będzie właśnie o molekularnych mechanizmach zegara biologicznego u muszki owocowej.
Wyjaśniła, że jeśli chodzi o badania nad zegarem biologicznym, Rosbash jest jedną z bardziej rozpoznawalnych osób, podobnie jak i Young, który również pracuje nad muszką owocową. "Obaj byli pionierami, jeśli chodzi o rozszyfrowanie molekularnego mechanizmu zegara okołodobowego" – powiedziała prof. Pyza. Dodała, że Jeffrey Hall pracował z Rosbashem. "Stanowili team i opublikowali wiele wspólnych prac" – powiedziała.
Prof. Pyza komentując werdykt Komitetu Noblowskiego powiedziała: "To ważne badania". I wyjaśniła: "Wiemy, że zegar biologiczny kieruje rytmem snu i czuwania. Jeżeli rytm jest zaburzony, wpływa to na kondycję organizmu".
Podsumowała, że dzięki badaniom noblistów wykazano, że "zegar biologiczny jest bardzo ważny dla zdrowia. Jego zaburzenie jest przyczyną wielu chorób, również nowotworowych, depresji, innych zaburzeń psychicznych. Ma wpływ na zdrowie, zapewnia dobrą kondycję i długowieczność".
Prof. Elżbieta Pyza opowiedziała, że zegar biologiczny jest w każdej komórce, "ale ujawnia się tylko w komórkach, które nazywamy oscylatorami". Dodała, że oscylacje okołodobowe można zaobserwować np. w mózgu, wątrobie czy narządach wewnętrznych. "Ale rytm wszystkim rytmom w narządach wewnętrznych nadaje zegar nadrzędny, który u człowieka jest w mózgu – w jądrze nadskrzyżowaniowym podwzgórza".
Wyjaśniła, że teraz chronobiolodzy na całym świecie chcą dokładniej poznać związek między rytmem okołodobowym a chorobami. Badacze chcą też m.in. poznać, "jak wygląda synchronizacja pomiędzy różnymi procesami w organizmie i czy są one pod kontrolą zegara nadrzędnego" – powiedziała.
Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl
