Ученые из Института биологических исследований Солка (США) обнаружили ген, который играет важную роль в регуляции циркадных ритмов человека. Этот ген Lhx1 может стать мишенью при лечении расстройства циркадных ритмов, например, при длительных перелетах со сдвигом часовых поясов или у людей, которые работают по ночам.
Циркадные ритмы или биологические часы позволяют организму изменять жизнедеятельность в зависимости от времени суток. В отсутствие внешних стимулов у человека сохраняется 24−часовой суточный цикл. В течение такого цикла меняются уровень гормонов в крови, температура тела, артериальное давление, скорость сердечных сокращений.
А вот обеспечивают работу биологических часов организма гормоны и нейропептиды, которые выделяются нейронами супрахиазмального ядра (СХЯ). Эта небольшая область головного мозга состоит примерно из 20-ти тысяч нейронов. Реагируя на смену дня и ночи, нейроны работают таким образом, что у человека и формируются определенные ритмы.
В своем исследовании ученые создали у мышей подобие восьмичасового сдвига привычных биологических часов. И затем проследили у них изменения в работе тысячи генов в СХЯ. В результате, они обнаружили изменения в экспрессии 213 генов, которые связаны с работой СХЯ. Оказалось, что работу светового режима регулирует ген Lhx1.
Этот ген известен своей функцией в регуляции развития нервной системы. Его роль настолько важна, объясняют авторы, что, например, мыши без этого гена просто погибают. Правда, роль Lhx1 в регуляции биологических ритмов была показаны впервые.
«Мы даже не могли и предположить, что этот ген так тесно связан с работой супрахиазмального ядра», - говорит один из ведущих авторов исследования доктор Шаброз Гилл (Shubhroz Gill).
Оказалось также, что те животные, у которых была снижена активность гена Lhx1, возвращались к своему привычному ритму гораздо быстрее, чем мыши с нормальным уровнем активности этого гена. Как полагают авторы, это связано с тем, что в этом случае, нейроны находятся в меньшей связи друг с другом, поэтому они легче перестраиваются под новое расписание.
Также у этих мышей снижалась активность работы и других генов, например, гена, который регулирует образование вазоактивного интестинального пептида (VIP) – нейропептидного гормона, который работает во многих органах, включая кишечник, головной и спинной мозг и поджелудочную железу.
Этот пептид отвечает также за коммуникацию клеток в головном мозге.
Ученые обнаружили, что добавляя VIP, можно восстановить синхронную работу нейронов супрахиазмального ядра.
Этот гормон может быть еще одной мишенью, которая помогает организму справиться со сдвигом часовых поясов, добавляют авторы.
«Если будет найден препарат, который частично блокировал бы действие гормона VIP или снижал его активность, это поможет восстановить биологический ритм намного быстрее», - говорит ведущий автор исследования профессор Панда (Satchidananda Panda).
Результаты исследования профессора Панды и его коллег опубликованы в журнале eLife.
