Tick Tack: Neue Hinweise auf biologischen Uhren und Gesundheit

Nachdem Sie Ihre Uhren um eine Stunde an diesem Sonntag wieder Rollen, fühlen Sie sich ein wenig trüben, vielleicht sogar desorientiert. Und zwar deshalb, weil Ihr Körper verfügt über ein eigenes Netz von kleinen, aufeinander abgestimmten biologischen Uhren. Diese Uhren sind verantwortlich für unsere circadianen Rhythmen, die ungefähr 24-Stunden-Zyklen des physischen, psychischen und Verhaltensstörungen Änderungen, die Einfluss auf Schlaf-Muster, Hormonausschüttung, Körpertemperatur, Hunger und mehr.

Forscher der National Institutes of Health finanziert der Gene und Proteine, die biologischen Uhren laufen identifizieren und herauszufinden, genau, wie sie helfen tägliche Rhythmen synchron zu halten. Dieses Wissen könnte die Entwicklungshilfe der Heilmittel für eine Reihe von Uhr-Erkrankungen, Schlafstörungen und Jetlag zu Diabetes.

Herstellung von Zucker

Wissenschaftler haben lange vermutet, dass Diabetes, Fettleibigkeit und anderen Stoffwechselstörungen zu Problemen mit biologischen Uhren verknüpft werden können, und neue wissenschaftliche Erkenntnisse dies unterstützen. Vor ein paar Jahren entdeckten Forscher von der University of California, San Diego, dass ein Protein namens Cryptochrome, die Leber die Produktion von Glukose im Einklang hilft mit unserem Fasten in der Nacht und unser Essen während des Tages. In jüngerer Zeit, entdeckten sie, dass ein kleines Molekül synchronisierte KL001 Cryptochrome so steuert, dass es die Leber biologische Uhr langsam und überschüssige Zuckerproduktion von Leberzellen, besonders beim Fasten Staaten verhindern kann. Die Wissenschaftler glauben, dass KL001 in eine Droge und bieten ein neuer Ansatz zur Behandlung von Beschwerden im Zusammenhang mit anormalen Blutzuckerspiegel wie Diabetes entwickelt werden könnte.

Besser schlafen

Schlafbezogene Störungen bis zu 70 Millionen Erwachsene in den Vereinigten Staaten betreffen, und wenig Schlaf ist verbunden mit einem erhöhten Risiko für chronische Krankheiten wie Bluthochdruck, Diabetes, Depression und Krebs. Um Schlaf besser verstehen zu können, haben Wissenschaftler für seine genetische Basis gesucht. Nach vielen versuchen, Gene gewidmet Kontrolle Schlaf zu finden Rockefeller University Forscher haben entdeckt, dass zwei, genannt Rca1 und CycA, die wesentlich für richtiger Schlaf bei Fruchtfliegen, eine gut etablierte Organismus für das Studium Genetik angezeigt werden, die tatsächlich hat Schlaf-Muster ziemlich ähnlich wie unsere eigenen. Ohne funktionierende Versionen der zwei Gene die fliegen fragmentierten Schlaf hatte, schlief weniger Stunden als normale fliegen und nicht in der Lage, normal zu funktionieren, wenn es wach. Viele andere Organismen, einschließlich Menschen, verfügen über Gene, die ebenso wie Rca1 und CycA betreiben. Die Forscher glauben, dass durch ein besseres Verständnis, wie diese Gene bei Fruchtfliegen arbeiten, sie Einblick erhalten, wie unsere Gene, Schlaf steuern.

Zurücksetzen der Uhr

Während jede Änderung in Zeitzone der körpereigenen Tagesrhythmus anpassen erfordert, schlägt anekdotische und wissenschaftliche Beweise, dass Anpassung nach West nach Ost Flugreisen länger dauert. Neue Forschung zeigt, dass deshalb, weil die körpereigene "master Clock" im Gehirn verschiedene molekulare Mechanismen verwendet, um den Gewinn oder Verlust der Zeit aufzuholen. Wissenschaftler von der University of Massachusetts Medical School und der University of Washington gelernt dies indem man Hamster – einen anderen Organismus in Schlafforschung verwendet – Bedingungen, die erweiterte oder verzögert die biologische Uhr. Reisende erleben ähnliche zirkadiane Fortschritte West nach Ost, fliegen, wenn sie verlieren Zeit und Verzögerungen bei der Rückkehr, wenn sie Zeit gewinnen. Ein besseres molekularen Verständnis dieses Phänomens kann die Entwicklungshilfe wirksamer Jetlag Heilmittel.

Channeling Verhaltensmuster

Um herauszufinden, wie biologischen Uhren fahren Schlaf und wachen Zyklen, können Wissenschaftler möglicherweise neue molekulare Angriffspunkte für Medikamente zu identifizieren, die schlafbezogene Störungen zu behandeln. Ein mögliches neues Ziel ist ein Kalium-Kanal-Protein, bildet einen Tunnel durch die äußere Zellmembran, die Übertragung von elektrischen Signalen zu regulieren. Durch die Fokussierung auf ein Uhr-gen, das Apotassium channelin Fruchtfliegen macht, Wissenschaftler an der New York University herausgefunden, dass das Gen in der Abenddämmerung viel aktiver als Morgendämmerung in einer biologischen Uhr ist: der Schlüsselsatz des Herzschrittmachers Nervenzellen im Gehirn, die helfen, fliegen, die Zeit zu verfolgen. Wenn die Forscher reduziert die Expression des Gens — und in Reihe, die Produktion von der Kanal-Protein und seine elektrische Aktivität – die fliegen angezeigt Dawn-ähnliches Verhalten in der Abenddämmerung. Und wenn die Wissenschaftler Genexpression erhöht, verloren die meisten fliegen Verhaltens Rhythmen. Da Fruchtfliegen und menschlichen Uhrengene ähnlich funktionieren, erwarten die Forscher, dass Kaliumkanäle bei fahren unsere circadianen Verhaltensmuster eine Rolle spielen können.

Saisonkalender

Viele Organismen verwenden ihre biologischen Uhren, um Änderungen in der Saison zu messen. Dieser Prozess ist besonders wichtig für Pflanzen, auch die, die wir ernten, die weil es ihnen von Blüte im tiefsten Winter hält. Jeden Tag am späten Nachmittag express Pflanzenzellen eine Licht-aktivierte Protein-calledFKF1, die dann blühende Mechanismen aktiviert wird. Aber wenn die Tage kurz sind und es weniger Nachmittagssonne gibt, das Protein ist nicht aktiviert und die Pflanzen nicht blühen. Forscher von der University of Washington machte diese Feststellung in Arabidopsis, eine einfache Anlage für genetische Studien häufig benutzt. Die Wissenschaftler erwarten, dass die gleichen Processworks – und möglicherweise manipuliert werden könnte — in komplexer Anlagen als Nutzpflanzen wie Reis, Weizen und Gerste angebaut. Die Ermittler denke, ihre Arbeit auch angewendet werden könnte für das Verständnis der Art und Weise Licht eierlegende Verhalten beeinflusst von Hühnern und Zuchtfisch sowie die Mechanismen der saisonale affektive Störung beim Menschen.

Diese im Life Science-Artikel wurde bereitgestellt, um LiveScience in Zusammenarbeit mit dem National Institute of General Medical Sciences, Teil der National Institutes of Health.

Weitere Informationen:

Circadiane Rhythmen Factsheet

Ein Licht auf die Rhythmen des Lebens: Profil von Cara Altimus

Auch in dieser Serie:

Wie halten unseren Körper Zeit