Биологические часы человека

Ученые нашли вторые биологические часы человека.

У человека, помимо основных биологических часов, управляющих циклическими процессами в организме, есть «вторые часы», которые в некоторых случаях могут «перехватывать управление», установили ученые из гарвардского медицинского центра Beth Israel Deaconess. 

Это открытие может помочь путешественникам преодолеть дискомфорт, связанный с необходимостью приспосабливаться к другой временной зоне.

Исследуя биоритмы, ученые и открыли существование еще одного механизма, управляющего циклическими процессами, который зависит от пищи, в отличие от основного «хронометра», зависящего от освещенности, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

В качестве главного хронометра человеческого организма и организмов других высших животных служат так называемые супрахиазматические ядра в одном из отделов мозга — в гипоталамусе. Эти ядра получают от наших глаз сигналы о цикле чередования дня и ночи, а затем «пересылают» эти данные в дорсомедиальные ядра. Они, в свою очередь, организуют чередование сна и бодрствования всех остальных систем организма.

«Когда пища легко доступна, это система работает очень хорошо. Световые сигналы с сетчатки помогают установить суточный ритм в соответствии с обычным циклом чередования дня и ночи», — поясняет один из авторов исследования Клиффорд Сэйпер (Clifford Saper) из медицинской школы гарвардского университета.

Однако если пища недоступна во время нормального периода бодрствования, животным необходимо адаптироваться к ситуации, когда добывать ее приходится во время, когда они обычно спят. Чтобы выжить, животным требуется «запасные часы», зависящие не от освещенности, а от наличия пищи.

«Этот новый хронометр позволяет животным переключать свой режим сна и бодрствования так, чтобы увеличить вероятность найти пищу», — отмечает Сейпер, слова которого приводятся в сообщении центра.

По его словам, в организме, помимо супрахиазматических ядер в мозге, во внутренних органах, таких как желудок и печень, существуют клетки, которые также могут формировать суточные ритмы, зависящие от пищи.

Чтобы обнаружить «запасные часы», исследователи использовали мышей с врожденным отсутствием биологического ритма — у них был «выключен» ген BMAL1, который отвечает за формирование основных часов в супрахиазматических ядрах.

В эксперименте ученые с помощью вирусов на время восстановили функционирование биологических часов. Потом с помощью пошагового анализа, исследователи раскрыли механизм, управляющий биологическими ритмами в соответствии с доступностью пищи.

«Мы обнаружили, что единственный цикл голодания и последующего насыщения включает эти часы, которые перехватывают управление у супрахиазматических ядер и перестраивают суточный цикл в соответствии с временем, когда пища более доступна», — говорит Сейпер.

По его мнению, это открытие в перспективе может помочь всем, кто по роду своей деятельности вынужден много путешествовать на большие расстояния и каждый раз приспосабливаться к новому суточному ритму.

«Современный человек может использовать это открытие как способ адаптации. Если вы, например, совершили путешествие из США в Японию, вы вынуждены перестроиться на новый режим с разницей в 11 часов. Поскольку наши биологические часы могут сдвигаться лишь ненамного, то для обычного человека такая перестройка может занять неделю, когда уже пора возвращаться домой», — говорит Сейпер.

Но используя специальное расписание приема пищи, путешественник сможет использовать свои «вторые часы» и приспособиться к новому ритму гораздо быстрее.

«Достаточно провести без пищи около 16 часов, чтобы включить эти часы», — добавляет Сейпер.