Каждый из нас чувствовал, как организм живет по своим законам: одни просыпаются с рассветом и полны энергии, другим трудно оторваться от подушки до полудня. Мы легко сбиваемся после перелета или ночной смены, а возвращение к нормальному режиму требует времени. Эти суточные колебания называют циркадными ритмами, и долгое время казалось, что это что-то неуловимое и почти мистическое. Но в конце XX века ученые доказали: у этих часов есть вполне конкретная молекулярная основа.
С этого началась хронобиология
2 октября 1997 года в журнале Nature вышла статья японских ученых из Центра генома человека при Университете Токио. Они впервые описали у человека ген hPER1 — недостающую шестеренку в механизме, объясняющем работу внутренних часов. Это открытие вошло в список главных научных событий года по версии журнала Science.
До этого было известно, что и у бактерий, и у мух, и у млекопитающих есть суточные ритмы. Но как они устроены у человека, оставалось загадкой. Найденный ген стал отправной точкой новой главы науки — хронобиологии, изучающей время внутри нас.
Жаворонки и совы
Каждый встречал людей, которые бодры на рассвете, и тех, кто расцветает лишь ночью. Эти различия называются хронотипами — и за ними стоят не привычки, а настоящие гены.
Наши внутренние часы задают не только время сна. Они диктуют, когда мозг включается на полную мощность, когда организм выбрасывает сахар в кровь, а когда лучше переваривается пища. Стоит сбить эти часы — после перелета через океан или при ночных сменах — и самочувствие падает мгновенно.
Как работают внутренние часы
Ученые открыли, что в каждой клетке словно тикает маленький хронометр. Его пружина — это цикл обратной связи генов и белков.
Белки CLOCK и BMAL1 включают гены Per и Cry. Те начинают вырабатывать собственные белки, которые постепенно тормозят работу «заводчиков» часов. Когда уровень падает, цикл запускается заново. Так рождается ритм в 24 часа. Главный дирижер этой оркестровки находится в мозге — в супрахиазматическом ядре гипоталамуса. Именно оно синхронизирует миллиарды клеточных часов и следит, чтобы организм жил в унисон с днем и ночью.
Зачем это знание нужно медицине
Благодаря hPER1 стало понятно, откуда берутся наши разные ритмы сна — от ранних подъемов до ночного бодрствования.
Но дело не только в привычках сна. Сегодня генетика циркадных ритмов используется в медицине:
- Хронотерапия — назначение лекарств в то время суток, когда они действуют сильнее и переносятся легче.
- Хронофармакология — подбор препаратов с учетом генов сна и бодрствования.
- Психическое здоровье — связь нарушений в работе генов Per и Clock с депрессией и биполярным расстройством.
Влияние на обмен веществ и жизнь в целом
Наши часы управляют метаболизмом. Они определяют, когда вырабатываются гормоны, регулируют уровень глюкозы, влияют на работу печени и иммунитета. Сбой в этих ритмах увеличивает риск ожирения, диабета и сердечно-сосудистых болезней.
Не случайно сегодня популярны режимы питания по часам — например, ограничение еды только дневным временем. Такие схемы подстраиваются под циркадные ритмы и помогают организму работать согласованно.
С открытием hPER1 мы поняли, что внутренние ритмы — это не поэтическая метафора, а строгая работа генов. Мы узнали, почему одни расцветают на рассвете, а другие находят силы лишь под звездами. Но главное — стало ясно: циркадные ритмы управляют не только временем подъема, а всей жизнью организма и даже его долговечностью.
Наши внутренние часы отвечают не только за сон, но и за темп старения организма: от работы генов зависит, как быстро клетки теряют силы и как долго тело сохраняет молодость. Ранее Наука Mail рассказала о том, как современная наука ищет ключи к активному долголетию и что стоит за праздником, посвященным пожилым людям.
