Отключив ген этого ключевого белка у подопытных животных, ученые смогли сосредоточиться на механизме, с помощью которого эта область мозга, известная как супрахиазматическое ядро или SCN, становится главными часами организма во время развития эмбриона.По словам исследователей, результаты их экспериментов, опубликованные в выпуске Cell Reports от 24 апреля, являются важным шагом на пути к пониманию того, как лучше управлять разрушительными эффектами, с которыми сталкиваются вахтовики, а также лечить людей с нарушениями сна.
«Сменные рабочие, как правило, чаще страдают диабетом, ожирением, депрессией и раком. Многие исследователи думают, что это каким-то образом связано с их нерегулярными циркадными ритмами и, следовательно, с SCN», — говорит Сет Блэкшоу, доктор философии, доцент кафедры Отделение неврологии и Институт клеточной инженерии Медицинской школы Университета Джона Хопкинса. «Наше новое исследование поможет нам и другим исследователям выделить конкретные воздействия SCN на здоровье млекопитающих».
Блэкшоу объясняет, что каждая клетка тела имеет свои собственные «часы», которые регулируют такие аспекты, как скорость использования энергии. SCN — это главные часы, которые синхронизируют этих индивидуальных хронометристов, так что, например, люди чувствуют сонливость ночью и бодрствуют в течение дня, испытывают чувство голода во время еды и готовы к притоку энергии, который поражает жировые клетки после еды. «Уникальное свойство SCN состоит в том, что если его клетки выращивают в чашке, они быстро синхронизируют свои часы друг с другом», — говорит Блэкшоу.Но хотя подобные свидетельства дали исследователям представление о важности SCN, они не до конца разобрались с его ролью, кроме других часов тела или других частей мозга.Команда Джона Хопкинса искала способы подавить функцию SCN путем нацеливания и отключения определенных генов, которые нарушают только формирование часов SCN.
Они проанализировали, какие гены активны в различных областях развивающегося мозга мышей, чтобы определить те, которые были «включены» только в SCN. Одним из «хитов» стал Lhx1, член семейства генов, белковые продукты которых влияют на развитие, контролируя активность других генов. Когда исследователи отключили Lhx1 в SCN эмбрионов мыши, у выросших мышей не было отличительных биохимических сигнатур, наблюдаемых в SCN нормальных мышей.По-разному вели себя и генетически модифицированные мыши.
По словам Блэкшоу, некоторые из них попали в структуру из двух-трех отдельных циклов сна и активности в день, в отличие от единственного дневного цикла, обнаруженного у нормальных мышей, в то время как ритмы других были полностью дезорганизованы. Хотя SCN присутствует у мутантных мышей, он плохо взаимодействует с часами в других частях тела.По словам Блэкшоу, он ожидает, что мыши-мутанты окажутся полезным инструментом для определения того, действительно ли нарушенная передача сигналов от SCN приводит к проблемам со здоровьем, с которыми сталкиваются сменные рабочие, и если да, то как это может происходить. Хотя мышиные модели не полностью коррелируют с заболеванием человека, их биохимический и генетический состав очень похож.
Команда Блэкшоу также планирует продолжить изучение биохимической цепи событий, связанных с белком Lhx1, чтобы определить, какие белки включают ген Lhx1, а какие гены, в свою очередь, напрямую включают или выключают. По словам Блэкшоу, эти гены могут лежать в основе наследственных нарушений сна, а производимые ими белки могут оказаться полезными в качестве отправной точки для разработки новых лекарств для лечения бессонницы и даже смены часовых поясов.