Експресія генів не змогла підлаштуватися під нічну зміну

Експресія генів, регульована циркадними ритмами, не підлаштовується під зміну розпорядку дня при роботі в нічну зміну, повідомляється в статті, опублікованій в журналі. Це з'ясували канадські вчені, проаналізувавши транскриптом людей, які протягом чотирьох днів лягали спати на десять годин пізніше звичного часу.

У людини циркадні ритми налаштовані на 24-годинний цикл і регулюються світлом: саме відповідальний за цикли сну і бадьорювання ланцюжок білків і генів, що здійснюють добові коливання, змушує нас хотіти спати вночі (за допомогою вироблення мелатоніну) і вставати з ранку (за це багато в чому відповідає вироблення кортизолу). Біологічний годинник сучасної людини часто збивається: цьому виною не тільки повсюдне штучне освітлення, а й необхідність, наприклад, працювати вночі і здійснювати тривалі перельоти.

Перехід на нічний спосіб життя пов'язаний з появою численних проблем зі здоров'ям, причому як фізичних, так і психічних: серед можливих наслідків - розлади сну та харчової поведінки, ожиріння, серцево-судинні захворювання та депресія. Одна безсонна ніч, наприклад, за негативним впливом на організм дорівнює півріччю зловживання фастфудом, а також значно збільшує кількість у мозку бета-амілоїдів - патологічних форм білків, що відповідають у тому числі за розвиток хвороби Альцгеймера.

Молекулярна основа фізіологічних ефектів зміни циркадних ритмів, однак, досі не вивчена до кінця. Перевірити, як безсонна ніч впливає на гени, експресія яких налаштовується біологічним годинником організму, вирішили біологи з Університету Макгілла (Монреаль, Канада) під керівництвом Лори Кервезі (Laura Kervezee). У їхньому експерименті взяли участь вісім добровольців (середній вік - 22,5 року), яких на кілька днів помістили в лабораторні кімнати. У кожного з них по кілька разів на день (всього - від 12 до 14 разів за весь період) брали зразок периферичної крові, з якої виділяли РНК для повногеномного аналізу.

Перший день дослідження учасникам дозволили провести так, як вони проводять його зазвичай: це дозволило вченим розглянути «звичну» для кожного добровольця експресію генів, а також з'ясувати час нормального відходу до сну. Протягом наступних чотирьох днів учасників помістили на симуляцію роботи в нічну зміну, дозволивши їм лягати спати тільки через десять годин після нормального часу. Учасникам також можна було спати тільки вісім годин на добу.

При переході на роботу в нічну зміну учасники в середньому спали менше: в останній день дослідження - приблизно на 38 хвилин менше дозволеного їм часу. Проаналізувавши транскриптом учасників, вчені виділили гени, підвищена або знижена експресія яких залежить від роботи індивідуального біологічного годинника учасників. Крім генів-регуляторів циркадних ритмів (наприклад,), вчені також відзначили, наприклад, і, що беруть участь у підтримці імунітету (вони беруть участь у виробленні антитіл), а також бере участь у процесі метаболізму (він відповідає за вуглеводний обмін).

Вчені з'ясували, що 73 відсотки всіх виділених генів не змогли адаптуватися до зміни режиму. Їх експресія залишилася «налаштованою» на звичний розпорядок дня: незважаючи на обставини, що змінилися, організм учасників існував відповідно до звичних циклів сну і пильнування.

Автори зазначають, що експеримент проходив у строго контрольованих лабораторних умовах, тому екологічна валідність отриманих результатів досить низька, а в майбутньому необхідно провести дослідження за участю людей, які працюють у нічну зміну в реальному житті. Варто також зазначити, що маленька вибірка дослідження пояснюється дорожнечею досліджень аналізу транскриптома.

Часто люди не просто збивають свій природний біологічний годинник однієї безсонної ночі, але систематично порушують їхню роботу, надаючи перевагу нічному способу життя. Поки що точно невідомо, наскільки добре організм «сов» підлаштований під їх хронотип, але нещодавно вчені з'ясували, що вечірньо-нічний режим пов'язаний з підвищеним ризиком ранньої смерті від різних причин.