Jet lag kontrolowany przez pojedynczy gen?

Naukowcy z Salk Institute for Biological Studies zidentyfikowali pojedynczy gen, który reguluje rytm snu i czuwania. Dokładniejsze poznanie roli genu  Lhx1 pomoże w opracowaniu metody szybszego przystosowania się do różnic czasowych. Eksperci mają ogromną nadzieję, że wyniki ich ostatnich badań wskażą nowe strategie leczenia zaburzeń snu.

Każdy z nas na swój indywidualny zegar biologiczny

Każda komórka ludzkiego ciała ma swój własny, regulowany przez geny, zegar biologiczny, który odpowiada za rytm okołodobowy. Główny zegar biologiczny znajduje się w tzw. jądrach nadskrzyżowaniowych (ang. suprachiasmatic nucleus, SCN), czyli małych obszarów obejmujących ok. 20 000 neuronów zlokalizowanych w podwzgórzu. Znacznie bardziej niż w innych regionach mózgu neurony te są w ścisłej komunikacji ze sobą. Zachodzące między nimi interakcje, w połączeniu z ekspozycją na światło lub ciemnością, utrzymują ten zegar w synchronizacji, pozwalając zachować w miarę stały rozkład dnia. Ścisłe połączenia między komórkami zwiększają również odporność organizmu na zmiany.

Rola genu Lhx1 w regulacji cyklu okołodobowego

Aby dokładniej przyjrzeć się zjawisku jet lag, a więc zespołowi objawów będących rezultatem nagłej zmiany strefy czasowej, naukowcy prowadzili liczne badania na myszach. Podczas jednego z eksperymentów doprowadzili do zakłóceń cyklu „światło-ciemność” oraz porównali zmiany ekspresji genów w jądrach nadskrzyżowaniowych. W efekcie znaleźli oni aż 213 zmian, charakterystycznych dla SCN. Następnie zawęzili tę liczbę do 13. Spośród nich tylko jeden gen uległ stłumieniu w odpowiedzi na światło, a był nim wspomniany Lhx1.

Odkrycie to okazało się sporym zaskoczeniem. Gen Lhx1 był dotychczas znany ze swej roli w procesach związanych z rozwojem neuronów. Jest on niezwykle ważny. Myszy, które zostały go pozbawione nie przetrwały. Badaczom po raz pierwszy udało się dowieść jego ogromnego zaangażowania w regulację cyklu okołodobowego.

Poprzez analizę zapisu aktywności elektrycznej SCN u myszy pozbawionych genu naukowcy spostrzegli, że neurony nie były ze sobą odpowiednio zsynchronizowane. Komunikacja między poszczególnymi komórkami nerwowymi została zaburzona. Badając zjawisko jet lag z udziałem gryzoni, u których cykl dobowy został przesunięty o 8 godzin, eksperci spostrzegli, że myszy posiadające niewielką ilość genu, bądź nieposiadające go wcale, znacznie szybciej przystosowywały się do zaistniałej zmiany czasowej. Na tej podstawie doszli do wniosku, że neurony słabiej ze sobą zsynchronizowane dają większą zdolność przystosowania się do nowego rozkładu dnia. U myszy zauważono również zmniejszoną aktywność genów odpowiedzialnych za tworzenie się tzw. wazoaktywnych peptydów jelitowych (ang. vasoactive intestinal peptide, VIP) – hormonu peptydowego produkowanego w jelitach. Co ciekawe okazało się, że dodanie hormonu przywraca odpowiednią synchronizację komórek. VIP może więc zrekompensować utracone Lhx1.

Najnowsze wyniki badań stanowią duży krok w kierunku opracowania terapii, która z jednej strony przywracałaby działanie SCN, a z drugiej rozwiązywała problemy ze snem.