Nobelio premijos laureatai atrado laikrodinius genus, kurie kontroliuoja cirkadinį ritmą
Net ir visiškai nesidomintys mokslu tikrai ne kartą esate pastebėję, kai prie namuose padėto vaisių indo, ypač šiltuoju metų laiku, ima sukiotis mažytės muselės. Tačiau mažai žinančių, kad su šiomis dažnomis namų viešniomis mus sieja ne tik pomėgis valgyti vaisius. Maždaug trijų milimetrų dydžio vabzdžio genai labai artimi žmogaus genams. Dažnai naujai atrandamų žmogaus genų sekų atitikmenis galima rasti musės genuose. Apie septyniasdešimt penki procentai genų, kurie nulemia ligas žmonėse, taip pat randami ir vaisinėse muselėse[1].
Vaisinė muselė, moksliškai vadinama Drosophila melanogaster, iš visų gyvų organizmų viena labiausiai tyrinėtų ir pažįstama mokslui. Mokslininkai savo laboratorijose jas naudoja jau bene šimtmetį – šių muselių dėka padarytas ne vienas Nobelio premija įvertintas mokslo atradimas, suteikęs postūmį tokioms sritims kaip genetika ar vystymosi biologija[2].
Jos mažytės, bet ne tiek, kad joms pamatyti prireiktų mikroskopo, greitai dauginasi, maitinti ir laikyti jas nesudėtinga, o paveikti jų genus pakankamai paprasta – tokios priežastys suvedė vaisines museles ir mokslininkus. Vieni jų – prieš keletą metų už pasiekimus medicinos ir fiziologijos srityje Nobelio premija apdovanot trys amerikiečių mokslininkai – Jeffrey‘is C. Hallas, Michaelis Rosbashas ir Michaelis W. Youngas.
Pasitelkę tas pačias vaisines museles, jie visi prisidėjo prie to, kad būtų atrasti vadinamieji laikrodiniai genai, kuriuos turi kiekviena organizmo ląstelė žmonėse, gyvūnuose, augaluose bei kitose gyvybės rūšyse. Šie genai kontroliuoja kasdienį normalų biologinį ritmą. Nors šių Nobelio laureatų atradimų prasmę ne šios srities specialistams suprasti nėra lengva, tačiau iš esmės tai, ką jie padarė – tai atskleidė mūsų vidinio biologinio laikrodžio mechanizmo esminius veikimo principus[3].
Vidinis laikrodis gana tiksliai pritaiko mūsų organizmo fiziologiją prie besikeičiančio paros laiko ir jo ypatumų. Šis laikrodis, dar vadinamas cirkadiniu ritmu, turi įtakos elgesiui, hormonų kiekiui, miegui ir budrumui, kūno temperatūrai ar medžiagų apykaitai. Dėl jo mes ryte keliamės, vakare norime miegoti, tam tikru metu užsinorime valgyti ar tam tikrą valandą jaučiamės labiausiai susitelkę darbui.
Mokslininkai tiria cirkadinio ritmo ir ligų sąsajas
„Yra tokia atvira visų gyvūnų, augmenijos, grybų – visų gyvų sutvėrimų genomo bazė. Toje bazėje dabar atsirado ir šių mokslininkų atradimai. Visi ten esantys piešiniai, schemos parodo, kokie genai, kokį sutrikimą veikia“, – aiškina mokslininkas, gydytojas neurologas ir psichofiziologas Albinas Stankus. Pasak jo, vienas svarbiausių tokių mokslinių paieškų tikslų – suprasti, kokias ligas gali paskatinti gyvenimo būdas, kai nesilaikome savo paros ritmo, kitaip sakant negyvename pagal individualų cirkadinį ritmą. Ilgainiui, mokslininko teigimu, būtų realu atėjus į gydymo įstaigą turėti galimybę nustatyti savo individualų organizmo paros ritmą, kurio laikydamasis galėtum būti sveikesnis.
„Mokslas parodė, kad, jeigu mes laikomės griežtos dienotvarkės – valgome tuo pačiu metu, einame miegoti tuo pačiu metu ir į tualetą tuo pačiu laiku – tai visos organizmo funkcijos susireguliuoja, – pasakoja psihofiziologas A. Stankus. – Jeigu žmogus grįžta į ritmingą gyvenimą, visi įvykiai sinchronizuoti, tai jo sveikata pagerėja. Buvo tiriama grupė žmonių, kurie laikėsi tokio ritmo, ir jiems išnyko širdies aritmija.“
Taigi, vienas dabar labiausiai tyrinėjamų klausimų, kas būna, kai žmogus nesilaiko to vidinio laikrodžio ritmo. Tai siejama su padidėjusi įvairių ligų rizika. Sutrikdyti cirkadinį ritmą gali ir tolimas skrydis į kitą laiko juostą, ir naktinis ar pamaininis darbas, taip pat ilgas vakarinis televizoriaus žiūrėjimas ar kitos vėlyvos pramogos.
„Išryškėjo gana įdomūs jų sutrikimai. Pavyzdžiui, sutriko miego fazės – atsirado drebančių kojų sindromas, kai vaikai ar jaunimas spardosi lovoje miegodami ir tai rodo, kad jų somatinė raumenų sistema, kuri valdoma sąmonės, nesiilsi, – gyvenimo būdo, nesuderinto su vidiniu laikrodžiu, pasekmes vardija psichofiziologas Albinas Stankus. Jis priduria, kad dėl per ilgo ir dažno naudojimosi tokiomis technologijomis kaip internetas vis daugėja ir dėmesio sutrikimų.
„Tai aštri problema, kurią galima spręsti tik sugrįžus prie normalaus bioritmo“, – tvirtina A. Stankus.
Yra mokslinių tyrimų, parodančių, jog žmonės, dirbantys naktinėse pamainose, sutrikdo savo vidinius laikrodžius ir taip gali padidėti rizika susirgti vėžiu. Dar mokslininkai yra atradę, kad laiko juostų pakeitimo sindromas (angl. „jet lag“) gali suardyti šimtų genų ciklą, kuris būtinas gerai sveikatai[4].
Taip pat yra tyrimų, skelbiančių, jog tų, kurie kasnakt miega penkias valandas, mirtingumas yra 52 procentais didesnis nei tų, kurie miega septynias ir daugiau valandų[5]. Miegas, vienas labiausiai tyrinėtų, cirkadiniui ritmui įtakos darančių veiksnių. Dabar jau žinoma, kad ir per mažai, ir per daug miegoti yra kenksminga[6]. Suaugusiems patariama miegui per parą skirti nuo septynių iki devynių valandų.
Vienas iš Nobelio premijos laureatų, prisidėjęs prie genų, kontroliuojančių cirkadinius ritmus, atradimą – Michaelis Youngas. Laboratorija, kurioje dirba šis mokslininkas, ieško sprendimų tokioms problemoms kaip uždelsto miego fazės sindromas. Šis sutrikimas dar vadinamas „pelėdų sindromu“. Kaip pasakoja M. Youngas, nors kai kurios šio sindromo priežastys nulemtos aplinkos, tačiau jie nustatė geno mutaciją, kuri ir sukelia tą naktinės pelėdos sindromą. Nuo šio sindromo kenčia apie vienas procentas pasaulio gyventojų ir jis yra labiau paplitęs tarp kilusių iš Europos.
Nobelio premijos laimėtojas Michaelis Youngas, kalbėdamas apie savo kaip mokslininko kelią iki šių esminių atradimų, dalinasi jiems pradžią suteikusiais įspūdžiais iš vaikystės, kai jis stebėdavo pas kaimyną naktį žydinčius augalus, kurie ryte susiskleisdavo. Žmogaus ir daugumos gyvų sutvėrimų biologiniai laikrodžiai pritaiko mūsų organizmus prie 24 valandų Žemės ciklo, kai saulė kyla ir leidžiasi.
„Įdomu tai, kad sveikų žmonių šis ciklas nėra lygus 24 valandoms. Jis lygus 24,2, todėl iš esmės visą laiką po truputį slenka“, – patikslina mokslininkas Albinas Stankus. Gydytojas, žinomas miego tyrėjas Cristopheris Winteris savo knygoje „Sveikas miegas. Kodėl miegas sutrinka ir kaip jį pagerinti“ nurodo, kad žmogaus cirkadinis ritmas yra 24 valandos ir 11 minučių. Pasak jo, kuo daugiau žmogus gauna išorinių nuorodų iš išorės, tokių kaip reguliarus valgymas, miegas, laikas sportui ar bendravimui, tuo sklandesnis yra jo cirkadinis ritmas[7].
Ląstelės geba prognozuoti, kas bus toliau, jeigu nuolat laikysimės režimo
Šiandien perspektyvia ir daug dar neatrastų galimybių turinti mokslo sritis, tyrinėjanti cirkadinius ritmus, vadinama chronobiologija. O jos pradžia laikomi tokie mokslininkų pastebėjimai kaip XVIII amžiaus prancūzų astronomo Jeano Jacqueso d‘Ortouso de Mairano. Jis tyrinėdamas jautriosios mimozos (Mimosa pudica) augalą pastebėjo, kad net ją padėjus į tamsią spintelę, augalas ir toliau išsiskleisdavo. Esminis jo atradimas, kad augalas ne tik reaguoja į saulę, bet ir turi gebėjimą nuspėti, kad ji turi patekėti. Tokias atradimais patvirtintas esminis chronobiologijos principas – vidinis cirkadinis laikrodis[8].
„Mūsų valgymo ritmą, medžiagų pašalinimo ritmą, fizinio aktyvumo ritmą – ląstelės stengiasi įsisavinti ir, jeigu mes pastoviai laikomės to ritmo, tai ląstelės pagal jį ir dirba, – organizmo veikimą aiškina psichofiziologas Albinas Stankus. – Mokslas dabar atrado, kad ląstelės žino, kas bus už valandos, už tam tikro periodo ir tam ruošiasi – jos dirba prognostiškai į priekį. Jeigu jūs nuolat ką nors darysite ir vieną kartą nepadarysite, tačiau organizmas jau bus toje būsenoje, net jums ir nedarant to veiksmo.“
Mokslininkas priduria, kad organizmas labiausia nemėgsta nereguliaraus gyvenimo, nes jis tada negali numatyti, kaip jam elgtis.
Cirkadinio ritmo tyrinėtojai yra pastebėję, jog didžiausias žmogaus budrumas yra apie dešimtą ryto, ankstyvą popietę – geriausia koordinacija ir greičiausia reakcija, o apie penktą vakaro geriausia užsiimti sporto veikla. Ir nors daugumai genetiškai įgimtas 24 valandų cirkadinis ritmas, tačiau, kaip pabrėžia gydytojas neurologas Albinas Stankus, jį galima paslinkti į priekį ar paankstinti.
„Tai ir būna vieni žmonės vieversiai, o kiti pelėdos – pastarųjų yra daugiau, – sako pats save pelėdų tipui priskiriantis mokslininkas A. Stankus, kuris kas vakarą kankinasi, kad jam reikia eiti miegoti. Anot jo, dažniausiai nėra taip, kad žmogus grynai yra pelėda ar vieversys, o būna tarpiniai variantai. Tačiau yra ir ryškiai išreikštų. „Turėjau tokį draugą, kuris devintą vakaro jau būdavo lovoje, net nespėdavo žinių išklausyti. O paskui penktą ryto jau bėgdavo prie jūros ir, visai šeimai dar miegant, ruošdavo pusryčius“, – pasakoja gydytojas.
Vaistus reikėtų vartoti tik atsižvelgiant į individualaus vidinio laikrodžio ritmą
Pastaraisiais metais vis daugiau kalbama, kad cirkadinių ritmų tyrimai suteiks dar neatrastų galimybių gydymui. Taip pamažu į mokslo pasaulį įsilieja nauja sritis – chronoterapija – kai vaistai vartojami, atsižvelgiant į tiksliai nustatytą cirkadinį ritmą. Daugiausiai tokių tyrimų daroma vėžio gydymo srityje.
Vienas šios srities mokslininkų – onkologas Francis Levis, Jungtinės Karalystės Warwicko universiteto profesorius. Jo tyrimai parodė, kad pagal cirkadinį laikrodį nustatant, kada gerti vaistus ar atlikti kitas gydymo procedūras, galima gauti iš jų daugiau naudos ir sumažinti toksiškumą.
„Mes atradome, kad tinkamas laikas kartais yra svarbiau nei dozė“, – sako mokslininkas F. Levis.
Chronoterapijos pradininku vadinamas onkologas pastebi, kad ląstelėse esantys laikrodžiai, kontroliuoja vaistų pasisavinimą, todėl vienus vaistus geriausia vartoti naktį, kitus – dieną[ref lt -10].
Vienas žinomiausių šio mokslininko tyrimų su gaubtinės žarnos vėžiu. Vienai grupei jis paskyrė chronoterapiją, o kitai – įprastą gydymą. Daugiau nei pusė žmonių, kurių chemoterapija buvo suderinta su cirkadiniu ritmu, gydymas davė teigiamų rezultatų, palyginti tik su trečdaliu sėkmingo gydymo atvejų, kai buvo gydoma standartiškai. Daugiausiai sunkumų kyla dėl to, kad žmonių cirkadiniai ritmai nėra visiškai vienodi. Viename tyrime Francis Levis yra skelbęs, kad vyrai geriausiai toleruoja tam tikrus vaistus nuo vėžio keliomis valandomis anksčiau nei moterys. Be to, moterys, kurios gydomos nuo vėžio, patiria daugiau toksiško poveikio nei vyrai[ref lt -11].
Berlyno Charite medicinos universiteto mokslininkė Angela Relógio tiria, kiek įmanoma cirkadiniu ritmu slopinti auglius. Mokslininkai yra pastebėję, jog dauguma ligų, tarp jų ir vėžys, sutrikdo vidinį laikrodį. Taip pat pastebėta, kad vėžinės ląstelės gyvena kitu ciklu nei sveikosios ląstelės. Mokslininkė A. Relógio kelia hipotezę, kad cirkadinį laikrodį galima panaudoti ne tik gydant, bet ir užkertant kelią vėžio vystymuisi.
Psichofiziologas, gydytojas Albinas Stankus pataria, kad reikėtų kiekvienam atrasti savo ritmo pradžią ir pabaigą ir jo laikytis. Dabartinis karantino laikotarpis, kai daug kas nėjo į darbą, kaip tik buvo toks, kai galėjai pajusti savo bioritmą, jeigu nepiktnaudžiavai iki vėlumos naktinėdamas su informacinėmis technologijomis, kurios dažnai žmogui trukdo – svarsto gydytojas neurologas.
Pasak Albino Stankaus, dar vienas dalykas, kuris dažnai išderina cirkadinį ritmą, tai tas trumpas laikas, kai ryte atsikeli ir susiruoši išeiti į darbą. „Labai dažnai žmonės išeina nepavalgę, – pastebi jis. – Prieš rytą išsiskiria hormonas kortizolis, kuris mus pažadina ir kartu padidina gliukozės kiekį kraujyje. O tai sumažina apetitą, todėl atsikėlus dažnai nesinori valgyti – tai ir išbėga nevalgę. Bet medžiagų apykaita to reikalauja, nes visas darbas susietas su energijos sunaudojimu.“
Mokslininkas A. Stankus pataria ryte būtinai padaryti mankštą, nes tada nukris gliukozės kiekis ir natūraliai norėsis valgyti. O vakare save apsaugoti nuo naktinio valgymo galima saldžiai atsigėrus ar suvalgius saldainį – tai suteiks smegenims sotumo pojūtį, kad netektų kankintis neužmiegant iš alkio.
