Нобелова награда за медицина 2017 механизъм и генетика на биологичния часовник
С голяма точност нашият вътрешен биологичен часовник адаптира нашата физиология към различните фази на деня. Той регулира критични функции като хранително поведение, освобождаване на хормони, сън, телесна температура, метаболизъм и кръвно налягане. Изследването е било важно, тъй като е идентифицирало механизма, който управлява часовника в клетката, казва Нобеловият комитет
Изследователите Джефри С. Хол, Майкъл Росбаш и Майкъл У. Янг спечелиха Нобелова награда за медицина за 2017 г.
Еволюция и адаптация
Съществена характеристика на живота на Земята е способността да се адаптира към околната среда. Различните географски местоположения имат различна среда и организмите се адаптират към преобладаващите условия, за да увеличат шансовете си за оцеляване. Въпреки това, навсякъде дълбоки промени в светлината и температурата на околната среда се случват ежедневно в резултат на въртенето на Земята по оста си.
За да се адаптират към такива промени, повечето организми са разработили вътрешен биологичен часовник, който изпреварва цикъла ден/нощ и им помага да оптимизират своята физиология и поведение. Този ежедневен ритъм, генериран вътрешно, е известен като циркаден, от латинските думи, които означават около и умира ден.
Циркадните ритми са стари и запазени през цялата еволюция. Те съществуват във форми на живот от едноклетъчни цианобактерии до всички многоклетъчни организми, включително гъби, растения, насекоми, гризачи и хора.
Основните елементи на циркадната система се състоят от 24-часов автономен генератор на ритъм или осцилатор, механизми за регулиране или задвижване, които свързват вътрешния осцилатор с външни дразнители (наречени Zeitgebers, например таймери), като светлина и механизми. изход, за да позволи навременното планиране на физиологичните процеси.
Значението на откритието
Сър Пол Медсестра, директор на института "Франсис Крик", спечелил Нобелова награда през 2001 г. за изследвания на клетъчния цикъл, говори за важността на откритието.
Изследователите са използвали плодови мухи, за да идентифицират гени, които, когато се променят, променят циркадния ритъм. С помощта на генетиката те биохимично идентифицираха компонентите, направени от тези гени, РНК и протеини, за да разберат механизмите, които поддържат този клетъчен часовник, който поражда циркадния ритъм.
Има и втора причина. Все повече осъзнаваме, че биологичният часовник има последици за болестта. С модерната технологична ера, тъй като сме в състояние да пътуваме в различни часови зони, нарушаваме циркадния си ритъм. Можем да живеем в светло-тъмни режими, които нямат нищо общо с циркадния ритъм. Това води до ситуации като реактивно закъснение, които са досадни и от своя страна могат да имат последствия върху тялото, които не разбираме напълно.
Има някои доказателства, че лечението на заболяването може да бъде повлияно от циркадните ритми. Хората съобщават, че когато имате операция или когато приемате лекарство, всъщност може да повлияе на нещата. Все още не е ясно, но почти със сигурност ще има някои последици за лечението на болестта.
Циркадна биология и човешко здраве
Хронобиологията оказва влияние върху много аспекти на нашата физиология. Например, циркадните часовници помагат за настройка модели на сън, хранително поведение, освобождаване на хормони, кръвно налягане и телесна температура.
Играят и молекулярни часовници, критични роли на местно ниво в много тъкани. Аблация на биологичните часовници в животински модели причинява аритмично производство на хормони, като кортикостерон и инсулин (Son et al., 2008).
Гените на биологичния часовник също имат дълбоко влияние върху метаболизъм чрез контролиране на глюконеогенезата, инсулиновата чувствителност и системното осцилиране на кръвната глюкоза (Panda, 2016).
Сънят е жизненоважен за нормалното функциониране на мозъка и циркадната дисфункция е свързана с нарушения на съня, както и депресия, биполярно разстройство, когнитивна функция, формиране на паметта и някои неврологични разстройства (Gerstner и Yin, 2010).
В редки случаи нарушенията на съня се дължат на мутации на циркадния часовник, което води до напреднали или забавени цикли на сън (Patke et al., 2017; Toh et al., 2001).
Проучванията показват, че хроничното несъответствие между начина ни на живот и ритъма, продиктуван от нашия ендогенен циркаден часовник, може да бъде свързано с повишен риск от различни заболявания, включително рак, невродегенеративни заболявания, метаболитни нарушения и възпаление. Полагат се усилия за разработване на подходи в хронобиологията и фармакологията за промяна на периода, фазата или амплитудата на циркадните часовници с цел подобряване на човешкото здраве (Hirota and Kay, 2015).
Тазгодишните победители вероятно не бяха на върха в списъка със залагания, защото Нобеловата награда е трудно да се предвиди. Всъщност на пресконференция, на която бяха обявени наградите, член на Института Каролинска каза, че когато той е информирал Росбаш, че е получил наградата, отговорът му е: Шега.
Носителите на награди за медицина включват имена като Александър Флеминг, откривателят на пеницилин, и Карл Ландщайнър, чиято идентификация на различни кръвни групи проправи пътя за безопасно преливане.
Наградата не беше без противоречия, като например наградата от 1948 г. за откриването на ДДТ, химично вещество, което помага в борбата с епидемиите, но по-късно беше забранено поради вредното въздействие върху околната среда.