Ученые научились переключать биологические часы

Ученые из Института биологических исследований Солка нашли два переключателя биологических часов, которые отвечают за основные ритмы жизнедеятельности организма: когда спать и когда усваивать пищу. Это открытие может стать основой для разработки совершенно новых препаратов, способных справится с нарушениями сна, обмена веществ, в том числе сахарным диабетом, а также изменением рабочего графика.

Ученые обнаружили, что ядерные рецепторы REV-ERBα и REV-ERBβ в клетках мышей имеют важное значение для поддержания нормального сна и циклов приема пищи, а также метаболизма питательных веществ.

Эта мощная связь между циркадными ритмами и метаболизмом открывает совершенно новые возможности для лечения заболеваний вроде ожирения и сахарного диабета, а также нарушений сна, связанных со сменой часовых поясов и рабочего графика.

Медсестры, спасатели, военные и другой персонал часто работают в условиях, нарушающих нормальный 24-часовой цикл бодрствования и сна. Это приводит к высокому риску ряда заболеваний, в том числе метаболических расстройств, таких как сахарный диабет. Для решения этой проблемы ученым нужно понять, как именно работают биологические часы, и разработать соответствующие препараты, способные регулировать циркадные ритмы у пациентов с нарушениями сна и обмена веществ.

У млекопитающих система циркадных ритмов синхронизирована с центральными «часами» в головном мозге и вспомогательными «часами» в большинстве других органов. «Тактовый генератор» в головном мозге по наличию дневного света определяет общий дневной или ночной (у некоторых животных) цикл сна и бодрствования.

Ученые знали, что два гена, BMAL1 и CLOCK, работают вместе и составляют основу молекулярного механизма биологических часов. BMAL1 действует как педаль акселератора в автомобиле, активируя наш организм каждое утро. Таким образом мы просыпаемся активными и голодными - в общем, готовыми начать новый день.

До исследования ученых из Института биологических исследований Солка считалось, что REV-ERBα и REV-ERBβ играют лишь незначительную роль в этих циклах и, возможно, только немного замедляют BMAL1, чтобы внести небольшие коррективы в «тиканье» биологических часов.

Ученые впервые смогли отключить REV-ERBα и REV-ERBβ в печени, подопытных мышей, причем мыши смогли нормально функционировать в зрелом возрасте. После отключения REV-ERBα и REV-ERBβ в печени, которая имеет решающее значение для поддержания правильного баланса сахара и жиров в крови, ученые наблюдали неожиданный эффект влияния на циркадные ритмы грызунов. Биологические часы животных дали сбой: в период отдыха мыши не спали, а активно бегали в колесе. Это позволяет предположить, что REV-ERBα и REV-ERBβ не вспомогательная система, а неотъемлемая часть основного механизма биологических часов. Управляя ядерными рецепторами REV-ERBα и REV-ERBβ, ученые даже смогли регулировать уровни жиров и сахара в крови мышей, т.е. непосредственно управлять метаболизмом живого организма.

Пока исследования биологических часов находятся в начальной стадии, но успехи в этой области позволяют надеяться на то, что в ближайшие десятилетия появятся новые уникальные медицинские препараты. Они будут способны «менять день и ночь местами», управлять обменом веществ – в общем, существенно облегчать жизнь людей, вынужденных подчинятся не древнему циклу смены дня и ночи, а современному ритму жизни.