Взаимосвязь циркадного ритма и аутофагии

Цирка́дные (циркадианные) ритмы (от лат. circa «около, кругом» + dies «день») — циклические колебания интенсивности различных биологических процессов, связанные со сменой дня и ночи. Период циркадных ритмов обычно близок к 24 часам.

Несмотря на связь с внешними стимулами, циркадные ритмы имеют эндогенное происхождение, представляя, таким образом, биологические часы организма.^[1]

Циркадные ритмы присутствуют у таких организмов как цианобактерии^[2], грибы, растения, животные.

 

В нашем теле в каждый момент времени происходят тысячи биологических процессов. Многие из этих процессов лучше функционируют во взаимодействии с другими процессами – как в музыкальной симфонии, где разные звуки лучше звучат вместе с другими звуками. Эти процессы определены ритмом или потоком. Организм управляет этим оркестром с тактовой частотой генов, которые активируются во многих клетках нашего организма, и происходит это синхронным образом.

Исследования, проведенные за последние несколько десятилетий, признали важность циркадных ритмов в развитии такого заболевания, как ожирение. Биология циркадных процессов обладает большим влиянием на энергетический баланс и обмен веществ.(И) Многие клеточные рецепторы гормонов показывают циркадный ритм своей активности.(И)

Было обнаружено, что постоянство времени ежедневного приема пищи влияет на управление весом тела у млекопитающих животных и у человека. Это происходит посредство регуляции генов, которые управляют метаболизмом.

В частности, известно, что так называемые часовые гены NAD+/SIRT1, когда их активность понижена, способствуют ухудшению работы митохондрий в наших клетках, что приводит к усталости и замедлению метаболизма. А множество вариаций нарушения работы циркадных генов повышают риск развития диабета.

Если рассмотреть работу наших клеток на уровне белков, то можно увидеть, что здоровая клетка будет развиваться в рамках суточного цикла с чередованием метаболических процессов, которые тесно связаны с циркадными системами, помогающие белкам проходить циклы синтеза и деградации.(И)

Во время периодов голодания клетки выделяют специальные вещества для переработки и удаления поврежденных клеточных структур (органелл). Этот процесс называется аутофагией. Этот процесс в различных тканях нашего организма регулируется циркадными ритмами.(И) Известно, что аутофагия работает через циркадную экспрессию транскрипционного фактора C/EBPβ. (И)

Одна часть циркадного управления аутофагией включает в себя установление определенных фаз дня и ночи, когда нейроны в головном мозге становятся более чувствительными к нарушению работы митохондрий в клетках. Потенциально такая чувствительность может усугубить нарушение сна и снизить пиковую мощность процесса аутофагии, что приведет к ухудшению освобождения клеток от «мусора».

ЦИРКАДНЫЙ РИТМ. В 2017 ГОДУ БЫЛА ПРИСУЖДЕНА НОБЕЛЕВСКАЯ ПРЕМИЯ ПО МЕДИЦИНЕ ЗА ОТКРЫТИЕ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ОСНОВЫ ЦИРКАДНОГО РИТМА.