Відмінності в генотипах «сов» і «жайворонків» розширили до 351 локуса

Відомо, що циркадні ритми регулюються циклічною експресією ряду генів, розташованих в різних локусах геному. Результати великого повногеномного аналізу генетичних варіацій, що відповідають за циркадні ритми, збільшили кількість відомих локусів до 351, повідомляється в журналі. Ці дані також демонструють взаємозв'язок між схильністю до пізнього засипаю і пробудження і збільшенням ризику розвитку когнітивних розладів.

Біологічний годинник (циркадні ритми) - це циклічні процеси, притаманні більшості живих організмів, включаючи людину. Ці процеси регулюють рівень гормонів, температуру тіла та формування певних набоїв сну та пильнування. Природна схильність людини до більш пізнього або раннього відходу до сну і пробудження укупі з фізичними та поведінковими ознаками необхідності уві сні визначають його хронотип. Іншими словами, відносять кожного з нас до категорії «сов» або «жайворонків». Попередні три дослідження (1, 2, 3) генетичних основ хронотипу сумарно охоплювали 128286 пацієнтів і дозволили виявити 24 локуси, залучених до регуляції циркадних ритмів. У новому дослідженні об'єднана група вчених з Університету Ексетера (University of Exeter) і Головного госпіталю Массачусетса значно збільшила розмір вибірки пацієнтів і продемонструвала наявність 351 локусу, які відповідають за хронотип людини і взаємозв'язок між хронотипом і ризиком когнітивних розладів.

У дослідження включили сумарно 697828 пацієнтів, чиї повногеномні дані були проаналізовані і зберігалися в базах UK Biobank у Великобританії і приватного геномного сервісу 23andme в США. Приналежність до «ранкового» або «нічного» хронотипу реєструвалася на підставі власних заяв пацієнтів. На основі повної вибірки пацієнтів провели мета-аналіз локусів, властивих кожному з хронотипів, і виявили 24 локуси, що відповідають даним первинних досліджень, і ще 351 локус з числа не описаних раніше. Дані про хронотип, заявлені пацієнтами, уточнили за допомогою вимірювань добової активності, зроблених за допомогою спеціальних трекерів, 85000 учасників дослідження носили їх на куп'ясті протягом тижня. Ці вимірювання підтвердили кореляцію між самостійно визначеним хронотипом і відповідними йому генетичним варіаціями. Дослідники відзначають, що хронотип визначає час сну, але не його тривалість і якість.

Подальший геномний аналіз показав, що виявлені дослідниками хронотип-визначальні локуси збагачені генами, що входять в сигнальні шляхи, відповідальні за циркадні ритми, розвиток центральної нервової системи і мозку, функціонування синапсів і фізіологічні відповіді на зовнішні і внутрішні стимули.

У виявлених локусах велика кількість генів експресується нейронами супрахіазмального ядра (SCN) - ділянки головного мозку, що складається приблизно з 20000 нейронів і контролює циркадні ритми. Для визначення додаткових генів, що контролюють біологічний годинник і експресуються в цій ділянці мозку, дослідники оцінили рівень експресії генів-кандидатів у супрахіазмальному ядрі і порівняли його з таким в інших тканинах мозку. 28 відсотків досліджених генів мали підвищений рівень експресії в SCN порівняно з іншими тканинами мозку.

За допомогою статистичного аналізу автори дослідження показали, що «жайворонки» найменш схильні до розвитку шизофренії і симптомів депресії. Однак, кореляції між хронотипом і ризиком розвитку метаболічних розладів, наприклад, цукрового діабету 2 типу, простежено не було, хоча на сьогоднішній день накопичено достатньо свідчень на її користь.

Дані це великого повногеномного дослідження дозволяють краще зрозуміти функціонування циркадних ритмів і потенційно можуть служити відправною точкою для створення способів модулювання режимів сну і пильнування і, тим самим, для зниження ризиків для здоров'я.