Нобелівська премія з медицини Ось так тикає наш внутрішній годинник - WELT
Вчені з'ясували, як працює "внутрішній годинник". Це дозволяє людям пристосувати свій сон, температуру тіла та обмін речовин до денного та нічного ритму.
Нобелівська премія з медицини дістається трьом американським дослідникам. У 1980-х роках вони розшифрували, як працює внутрішній годинник живих істот. Якщо вони вийдуть із строю, хвороба загрожує.
Цього року Нобелівська премія з фізіології та медицини дістається трьом американським ученим, які розшифрували механізми, що контролюють внутрішній годинник живих істот. Троє дослідників Джеффрі К. Холл, Майкл Росбаш і Майкл В. Янг зробили новаторське відкриття в 1984 році.
Холл і Росбаш виявили ген у плодових мух, який контролює добовий цикл цих комах. Тому вони охрестили цей ген PER, як абревіатуру для "Periodic". Трохи пізніше Янг відкрив другий ген, який тісно взаємодіє з PER і який він назвав TIM для "Часу". Сьогодні відомо в цілому вісім різних «годинникових генів», які, як відомо, впливають і контролюють сотні інших генів.
Дисципліна хронобіології не існувала б без астрономії або того факту, що ми живемо на планеті, яка обертається один раз на 24 години навколо власної осі, і цей проміжок часу поділяється на день і ніч, тобто світлий і темний.
Джерело: Інфографіка Die Welt
З початку життя всі живі істоти стикалися з цим фактом в процесі еволюції: існує 24-годинний ритм. Тож не дивно, що клітини людини також мають внутрішні годинники, які контролюють активність різних функцій організму. Зараз стало зрозуміло, що багатьом цивілізаційним хворобам сприяють внутрішні годинники, які не синхронізуються. Це навіть може збільшити ризик розвитку раку.
Професор Детлев Гантен, президент Всесвітнього саміту у галузі охорони здоров’я, підсумовує важливість Нобелівської премії з медицини для дослідження циркадних ритмів: «Навіть у кам’яному віці у людей був внутрішній годинник, який був відкалібрований на 24 години. Наша біологія стара. Але сьогодні ми живемо в 7-денному, цілодобовому суспільстві. Наша цивілізація все більше віддаляє нас від біології - і це робить нас хворими.
Насправді численних дослідників у всьому світі турбує питання, що відбувається, коли внутрішні та зовнішні годинники людей перестають працювати синхронно. Троє дослідників, призначених на Нобелівську премію, заклали основу цього дослідження. Вони змогли показати, що внутрішній годинник живих істот генетично обумовлений. Крім того, вони уточнили механізм саморегулювання, який використовує петлю зворотного зв'язку, щоб гарантувати, що клітини знають, скільки триває денний період.
Дослідники виявили гени внутрішнього годинника
І ось як це працює: ген PER виробляє білок PER, який забезпечує зменшення продукції PER в клітинному ядрі. Отже, відбувається тимчасове коливання концентрації PER у клітині. Цей цикл зворотного зв'язку модифікований тим, що ген TIM може уповільнити цю реакцію з виробленням білка TIM.
TIM зв'язується з PER і, таким чином, зменшує зворотний зв'язок від PER до виробництва PER. Насправді все набагато складніше, ніж з іншими генами та білками, що беруть участь у внутрішньому годиннику. До цього дня це "надзвичайно динамічна область досліджень", як наголошує професор Гантен.
За результатами досліджень вибраних лауреатів Нобелівської премії з медицини вперше вдалося пояснити, як рослини, тварини та людина можуть фізіологічно адаптуватися до повсякденного ритму.
Джерело: Інфографіка Die Welt
Зокрема, це однакові механізми у всіх живих істот на цій планеті, за допомогою яких управляється внутрішнім годинником. Внутрішні годинники контролюють не лише рівень гормонів, ритм сну, температуру тіла та обмін речовин, але і поведінку.
Множинні "внутрішні годинники" свідомо встановлені і вказують на те, що в людському тілі існує не тільки один "нормальний час", але що різні тканини та типи клітин обчислюють з різним часом.
Той, хто страждав від реактивного відставання після тривалого польоту, знає, що незручно, коли внутрішній годинник більше не відповідає зовнішньому. Потім організму потрібно кілька днів, щоб TIM і PER в клітинах синхронізували годинник.
Вирішальну роль тут відіграє денне світло, зареєстроване сітківкою. Світло-темна інформація потрапляє в мозок із сітківки, за допомогою якої внутрішні годинники в організмі можуть в кінцевому підсумку скинутися. Тому для сліпих людей може бути важче повернути годинник на потрібний день після його налаштування.
Але неправильно вирівняні внутрішні годинники - це не просто незручності. Також є серйозні наслідки для здоров’я людини. Ожиріння, діабет і навіть рак можуть бути наслідком постійно зміщених внутрішніх годинників.
Насправді астроном на ім'я Жан Жак д'Ортус де Майран здійснив свої перші експерименти на внутрішніх годинниках рослин ще у 18 столітті. Він спостерігав за щоденними змінами вдень та вночі на рослинах мімози і гадав, що станеться, якщо тримати рослини в темряві.
Результатом стало те, що рослини протягом кількох днів підтримували звичний денно-нічний ритм - навіть не маючи інформації про світло-темрява. Власне, це вже було доказом існування внутрішнього годинника.
Близько 20 відсотків усіх генів ритмічно активні
Професор Ахім Крамер проводить дослідження циркадних ритмів в університетській лікарні Шаріте в Берліні. "Десять-двадцять відсотків усіх генів є ритмічно активними, - каже дослідник, - саме тому медичні працівники майже у всіх дисциплінах повинні зауважити, що щодня коливаються багато параметрів, наприклад, в обмінних процесах".
Причину багатьох загальних захворювань можна прослідкувати за віддаленням внутрішніх та зовнішніх часів, особливо виникнення ожиріння та діабету. "Це дуже велика область досліджень".
Зокрема, Крамер хотів би більше розглядати хронобіологію під час прийому ліків. Він підозрює, що іноді нові ліки, ефективні самі по собі, не схвалюються, оскільки внутрішній годинник пацієнта не враховується при прийомі препаратів.
Клінічні дослідження ігнорують хронобіологію
"Якщо ліки вводять усім пацієнтам о 10 ранку, тоді внутрішній годинник не встановлений на 10 ранку, але відрізняється від нього окремо", - говорить Крамер, член правління "Товариства з досліджень біологічних ритмів". І оскільки це не враховується в клінічних дослідженнях фази 1, результати можуть відрізнятися, оскільки певні пацієнти не отримували препарат у той час, коли він працював би для них оптимально.
Але перед тим, як проводити дослідження наркотиків, лікуючі лікарі повинні знати, де знаходиться внутрішній годинник конкретного пацієнта. Буквально кілька тижнів тому Крамер подав заявку на патент на аналіз крові, за допомогою якого можна визначити хронотип людини.
"Достатньо одного зразка крові, і ви знаєте, який внутрішній годинник у людини", - пояснює Крамер, який, звичайно, сподівається, що його новація незабаром потрапить у клініки. Але, на його оцінку, це все одно має зайняти два роки.
Вживання їжі в невідповідний час нудить
Разом з іншими дослідниками Крамер звернувся до Deutsche Forschungsgemeinschaft щодо спеціального дослідницького напрямку, за допомогою якого медичні аспекти внутрішнього годинника можуть бути додатково досліджені. Після рішення зі Стокгольма шанси на схвалення цього проекту мали б зрости.
«Я думаю, що ця Нобелівська премія значно підвищить обізнаність щодо хронобіології та особливо хронофармакології, - говорить Детлев Гантен, - до цього часу це дослідження не було в центрі уваги.
Професор Андреас Пфайффер з Німецького інституту харчових досліджень у Потсдамі-Ребрюке приділяє особливу увагу зв’язкам між хронобіологією та харчуванням. "Їжа в неналежний час збільшує ризик метаболічних захворювань", - говорить Пфайффер. Дослідження показали, що, наприклад, розщеплення несприятливих жирів і цукру вечорами втричі повільніше, ніж вранці.
Уникайте вуглеводів ввечері
Тут результати хронобіології показують, що особливо ввечері слід бути обережними щодо жирних та солодких страв. "Це означає, зокрема, уникати вуглеводів ввечері", - говорить Пфайфер. Вікова мудрість, яка тим часом була поставлена під сумнів, зрештою правильна. "Вранці треба їсти як імператор, а ввечері як жебрак", - говорить Пфайффер, і саме це диктує наш внутрішній годинник.
Якщо внаслідок неправильної дієти у людини надмірна вага, це також означає, що внутрішній годинник більше не працює належним чином. Годинник, який більше не тикає синхронно з денно-нічним циклом, сприяє ожирінню. Порочний цикл.
Однак відносини тут складні, і дослідники стикаються з "проблемою курки та яєць" з певними наслідками. У хронобіології все, очевидно, пов’язане з усім.
Занадто мало сну сприяє ожирінню
Також якість сну. З різних досліджень також відомо, що занадто мало сну сприяє ожирінню. Тривалість і якість сну, безумовно, залежать не тільки від внутрішнього годинника. Синє світло перед сном - наприклад, від дисплеїв - також може призвести до поганого сну. Вчені та медики, які досліджують ці питання, сподіваються, що Нобелівська премія 2017 року сприятиме їхнім дослідженням.
Новоспечений лауреат Нобелівської премії з медицини Джеффрі К. Холл любить представляти себе нестандартно. Він живе на органічній фермі, має густі вуса і віддає перевагу візерунковим краваткам. Найчастіше на його брудному волоссі кругла шапка коричневого кольору. "Виграти Нобелівську премію - це велике задоволення", - сказав він у понеділок шведському радіо.
Лауреат премії Росбаш більше не міг дихати
«Але я завжди проводив свої дослідження, не замислюючись про те, куди це все рухається». Генетик і біолог народився в Нью-Йорку в 1945 році, а згодом переїхав разом з батьками до Вашингтона, де його батько працював політичним журналістом.
Щойно коронований Нобелівський приз за медицину Майкл Росбаш не міг дихати після дзвінка зі Стокгольма. "Я задихнувся - у прямому розумінні цього слова", - сказав Росбаш по шведському радіо. "Моя дружина сказала:" Будь ласка, дихай! "Я не могла дихати".
Звістка про те, що його обрали на Нобелівську премію, надійшла по телефону біля його ліжка. “Зазвичай це зовсім не дзвонить, якщо хтось не помирає або не трапляється щось таке важливе. Інакше все проходить через мобільні телефони ». Дзвін телефону розбудив його від сильного удару. “Я міцно спав, тут було 5:10 ранку. Який спосіб прокинутися! "
Лауреат Нобелівської премії має німецький паспорт
Троє лауреатів зробили свою новаторську роботу в США, і всі вони є вихідцями з Америки. Але один із них, Майкл Росбаш, нещодавно отримав німецький паспорт. Крамер повідомляє, як нещодавно його колега Росбаш із гордістю тримав німецький паспорт під носом зі словами: "Я думаю, що німецька пенсійна система просто чудова". Коротше кажучи: не тільки німецьких вчених тягне до США. Є й інший шлях.
Як і кожного року, Нобелівська премія буде вручена 10 грудня, в річницю смерті Альфреда Нобеля, в Стокгольмі від рук шведського короля. Цього року премія наділена еквівалентом 930 000 євро (дев'ять мільйонів шведських крон).