Unsere Uhren zurücksetzen: Funktionsweise des Körpers winzigen Zeitnehmer

Springende Uhren vorwärts durch eine Stunde an diesem Sonntag (9. März), Reisen über Zeitzonen hinweg, starrte auf einem Computerbildschirm spät in die Nacht oder die dritte Schicht arbeiten sind nur einige Beispiele für Aktivitäten, die unsere tägliche oder circadianen, Rhythmen stören können. Diese rund 24-Stunden-Zyklen beeinflussen unsere Physiologie und Verhalten, und sie sind getrieben von unserem Körper Netzwerk von winzigen Zeitnehmer. Wenn unsere tägliche Routine mit unserem Körper Uhren synchron fallen, können schlafen, Stoffwechsel- und anderen Erkrankungen führen.

Forscher der National Institutes of Health finanziert haben Jahrzehnte zusammensetzen die molekularen Mechanismen unserer biologischen Uhren verbracht. Nun, sie bauen auf das Basiswissen zum besseren Verständnis der kompliziertere Beziehung unter diesen Uhren, die zirkadianen Rhythmen und die Physiologie – und letztlich finden Möglichkeiten zum verändern die beweglichen Teile unseres heutigen Lebens zu verbessern.

"Die Auswirkungen erheblich sind, denkt man über die möglichen gesundheitlichen und wirtschaftlichen Auswirkungen", sagt NIH Michael Sesma, die Fortschritte in der zirkadianen Rhythmen Forschung seit mehr als 15 Jahren verfolgt hat. Zusätzlich zur Behandlung von Uhr-Erkrankungen, sagt er, dass die Fähigkeit, Einfluss auf unsere biologischen Uhren helfen konnte, Soldaten und Matrosen in Kampf, Airline-Piloten und Besatzungen, Notaufnahme Ärzte und andere, die Warnung in der Nacht für längere Zeit bleiben müssen.

Menschen haben seit Jahrhunderten fasziniert mit täglichen Rhythmen der Physiologie und das Verhalten von Pflanzen und Tieren, aber die Forschung auf die zugrunde liegende Biologie begann in den späten 1960er Jahren. Die Beobachtung, die Fruchtfliege immer zur gleichen Zeit des Tages schlüpfen führten zur Identifizierung eines der ersten bekannten "Uhr" Gene. Kurz nachdem zusätzliche genetische Forschung an Fruchtfliegen mehrere weitere Uhr Komponenten offenbart. Fruchtfliegen sind ein Modellorganismus verwendet, um eine Vielzahl von biologischen Prozessen, einschließlich der Untersuchung des Schlafes und andere rhythmische Verhaltensweisen zu erkunden.

Sesma besagt "Wir fliegen wie schlafen, glaube nicht", "aber wie die meisten Organismen, sie haben eine Phase wo ihre Tätigkeit einen Ruhezustand ähnelt."

Studien von anderen Modellorganismen haben gezeigt, dass die biologischen Uhren ähnlich Arten, einschließlich des Menschen arbeiten. Die Uhr ist ein ausgeklügeltes System von Genen und Proteinen, die in einer Feedback-Schleife tätig. Uhrengene enthalten Anweisungen zur Herstellung von Uhr Proteine, deren steigen und fallen in einem regelmäßigen zyklischen oder oszillierende Muster. Dieses Muster, die synchronisiert, zurücksetzen oder gestört durch Reize aus der Umwelt, wie z. B. Licht, reguliert die Aktivität von Genen, Einfluss auf physiologische Prozesse und Verhaltensweisen in einem täglichen Muster.

In einer kürzlich durchgeführten Studie festgestellt, dass ein Team von Wissenschaftlern von der Washington University in St. Louis und der University of California, Santa Barbara, zumindest bei Mäusen, Extra Platzen der ein Molekül namens VIP könnte helfen, biologischen Uhren mehr schnell zu abrupten Änderungen im Tag-Nacht-Signale einstellen. VIP ist ein kleines Signalmolekül, die Zellen in das Gehirn Hauptuhr loslassen und empfangen um untereinander und mit der lokalen Zeit zu synchronisieren.

Während der VIP-Boost die Zeitmessung Zellen synchron zu verursacht, verbessert so dass sie weniger in der Lage, Tagesrhythmus, koordinieren es ihre Fähigkeit, nach eine Hauptverschiebung in leichte Zeitplan erneut zu synchronisieren. Für Mäuse in der Studie bietet zusätzliche VIP am Vortag eine 8-Stunden-Änderung in der hell-dunkel-Zyklus die Zeit halbiert die Tiere mussten den neuen Zeitplan einstellen. Die Forschung, aber immer noch vorläufig, legt nahe, dass das System Steuern VIP Freisetzung im Gehirn ein neues Ziel für Ansätze zur Behandlung von Problemen im Zusammenhang mit der Uhr sein mag.

Weitere Studien über zirkadianen Rhythmen erforschen Fragen, angefangen von: "wie alle Zellen in unserem Gehirn und Körper darüber einig, wie spät es ist?" und "es"snooze"Schaltflächen, mit denen Zellen ihre Uhren zu ignorieren, unbeschadet ihrer Physiologie?", "Beeinflusst die aktuelle Tageszeit ein Medikament eingenommen seine Wirksamkeit?"

Zeit – und zusätzliche Forschung, natürlich – erfahren!

Die Forschung in diesem Artikel berichtet wurde teilweise unter NIH-Stipendien, GM096873 und MH063104 finanziert.

This im Life Science-Artikel wurde bereitgestellt, um zu Leben-Wissenschaft in Zusammenarbeit mit der Nationales Institut der allgemeinen medizinischen Wissenschaften und ein Teil der National Institutes of Health .

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