Nobelova cena za medicínu Takto tikajú naše vnútorné hodiny - WELT
Vedci zistili, ako fungujú „vnútorné hodiny“. Umožňuje ľuďom prispôsobiť spánok, telesnú teplotu a metabolizmus dennému a nočnému rytmu.
Nobelova cena za medicínu patrí trom americkým výskumníkom. V 80. rokoch dešifrovali, ako fungujú vnútorné hodiny živých vecí. Ak sa dostanú z kroku, hrozí choroba.
Nobelova cena za fyziológiu a medicínu sa tento rok udeľuje trom americkým vedcom, ktorí dešifrovali mechanizmy, ktoré riadia vnútorné hodiny živých bytostí. Traja vedci Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash a Michael W. Young uskutočnili priekopnícky objav v roku 1984.
Hall a Rosbash identifikovali gén pre ovocné mušky, ktorý riadi denný cyklus tohto hmyzu. Pokrstili preto tento gén PER ako skratku pre výraz „periodický“. O niečo neskôr Young objavil druhý gén, ktorý úzko interaguje s PER a ktorý pre čas nazval TIM. Dnes je známych celkovo osem rôznych „hodinových génov“, o ktorých je známe, že ovplyvňujú a riadia stovky ďalších génov.
Disciplína chronobiológie by neexistovala bez astronómie alebo skutočnosti, že žijeme na planéte, ktorá sa otáča raz za 24 hodín okolo svojej vlastnej osi a toto časové obdobie je rozdelené na deň a noc, teda svetlo a tmu.
Zdroj: Infographic Die Welt
Od začiatku života sú všetky živé bytosti konfrontované s touto skutočnosťou v priebehu evolúcie: existuje 24 hodinový rytmus. Takže nie je prekvapujúce, že ľudské bunky majú tiež vnútorné hodiny, ktoré riadia činnosť rôznych funkcií tela. Teraz je zrejmé, že mnohé civilizačné choroby uprednostňujú vnútorné hodiny, ktoré sú synchronizované. Môže dokonca zvýšiť riziko vzniku rakoviny.
Profesor Detlev Ganten, predseda svetového summitu o zdraví, sumarizuje význam Nobelovej ceny za medicínu pre výskum cirkadiánnych rytmov: „Už v dobe kamennej mali ľudia vnútorné hodiny kalibrované na 24 hodín. Naša biológia je stará. Ale dnes žijeme v 7-dňovej, 24-hodinovej spoločnosti. Naša civilizácia nás posúva stále ďalej od biológie - a to nás robí chorými.
Mnoho výskumníkov na celom svete sa v skutočnosti zaoberá otázkou, čo sa stane, keď vnútorné a vonkajšie hodiny ľudí už nebudú bežať synchrónne. Základom tohto výskumu boli traja vedci nominovaní na Nobelovu cenu. Dokázali preukázať, že vnútorné hodiny živých vecí sú dané geneticky. Okrem toho objasnili samoregulačný mechanizmus, ktorý pomocou spätnoväzbovej slučky zaisťuje, aby bunky vedeli, ako dlho denné obdobie trvá.
Vedci objavili gény vnútorných hodín
Funguje to takto: Gén PER produkuje proteín PER, ktorý zaisťuje zníženie produkcie PER v bunkovom jadre. Existuje teda časová oscilácia koncentrácie PER v bunke. Táto spätnoväzbová slučka je modifikovaná skutočnosťou, že TIM gén môže spomaliť túto reakciu s produkciou TIM proteínu.
TIM sa viaže na PER a tým znižuje spätnú väzbu z výroby PER na PER. V skutočnosti je všetko oveľa komplikovanejšie, do vnútorných hodín sú zapojené ďalšie gény a proteíny. Dodnes ide o „vysoko dynamickú oblasť výskumu“, ako zdôrazňuje profesor Ganten.
S výsledkami výskumu nositeľov Nobelovej ceny za medicínu bolo možné po prvýkrát vysvetliť, ako sa môžu rastliny, zvieratá a ľudia fyziologicky adaptovať na denný rytmus.
Zdroj: Infographic Die Welt
Konkrétne ide o rovnaké mechanizmy u všetkých živých bytostí na tejto planéte, pomocou ktorých sú riadené vnútorné hodiny. Nielen hladiny hormónov, spánkový rytmus, telesná teplota a metabolizmus sú riadené vnútornými hodinami, ale aj správaním.
Množstvo „vnútorných hodín“ je zámerne nastavené a naznačuje, že v ľudskom tele nie je iba jeden „normálny čas“, ale že rôzne tkanivá a typy buniek sa počítajú s rôznymi časmi.
Každý, kto po dlhom lete trpel jet lagom, vie, že je nepríjemné, keď vnútorné hodiny už nezodpovedajú vonkajším hodinám. Potom telu trvá niekoľko dní, kým TIM a PER v bunkách synchronizujú hodiny.
Rozhodujúcu úlohu tu zohráva denné svetlo zaznamenané sietnicou. Svetlo-tmavé informácie sa dostávajú do mozgu zo sietnice, pomocou ktorej je možné nakoniec resetovať vnútorné hodiny v tele. Pre nevidiacich môže byť preto zložitejšie získať hodiny späť v správny deň po ich úprave.
Vyrovnané vnútorné hodiny však nie sú len o nepríjemnostiach. Existujú vážne následky aj na ľudské zdravie. Obezita, cukrovka a dokonca aj rakovina môžu byť dôsledkom permanentne nesprávne nastavených vnútorných hodín.
Astronóm menom Jean Jacques d'Ortous de Mairan v skutočnosti uskutočnil prvé experimenty na vnútorných hodinách rastlín už v 18. storočí. Pozoroval denné zmeny medzi dňom a nocou na rastlinách mimózy a premýšľal, čo by sa stalo, keby rastliny nechával v tme.
Výsledkom bolo, že rastliny si niekoľko dní udržiavali obvyklý rytmus deň - noc - a to aj bez informácie o svetle a tme. V skutočnosti to už bol dôkaz existencie vnútorných hodín.
Asi 20 percent všetkých génov je rytmicky aktívnych
Profesor Achim Kramer vedie výskum cirkadiánnych rytmov vo fakultnej nemocnici Charité v Berlíne. „Desať až dvadsať percent všetkých génov je rytmicky aktívnych,“ tvrdí výskumník, „a preto by si mali zdravotnícki pracovníci takmer vo všetkých odboroch všimnúť, že v mnohých parametroch dochádza k denným výkyvom, napríklad v metabolických procesoch.“ “
Príčinu mnohých bežných chorôb možno vysledovať s odstupom vnútorných a vonkajších časov, najmä výskytu obezity a cukrovky. „Toto je veľmi rozsiahla oblasť výskumu.“
Kramer by predovšetkým chcel pri užívaní liekov viac zohľadniť chronobiológiu. Má podozrenie, že niekedy nie sú schválené nové účinné lieky samy osebe, pretože pri užívaní liekov sa neberú do úvahy vnútorné hodiny pacienta.
Klinické štúdie ignorujú chronobiológiu
„Ak sa liek podáva všetkým pacientom o 10.00 h, potom nie sú všetky vnútorné hodiny nastavené na 10.00 h, ale líšia sa od nich individuálne,“ hovorí Kramer, ktorý je členom predstavenstva Spoločnosti pre výskum biologických rytmov. A pretože sa to v klinických štúdiách fázy 1 neberie do úvahy, výsledky sa môžu líšiť, pretože niektorí pacienti nedostali liek v čase, keď by pre nich pracoval optimálne.
Pred vykonaním štúdie o liekoch by však ošetrujúci lekári mali vedieť, kde sú vnútorné hodiny konkrétneho pacienta. Len pred niekoľkými týždňami požiadal Kramer o patent na krvný test, pomocou ktorého je možné určiť chronotyp človeka.
„Stačí jedna vzorka krvi a viete, aké sú vnútorné hodiny človeka,“ vysvetľuje Kramer, ktorý samozrejme dúfa, že si jeho inovácia čoskoro nájde cestu na kliniky. Podľa jeho odhadu by to však malo trvať ešte dva roky.
Ak jete v nesprávnom čase, je vám zle
Spolu s ďalšími výskumníkmi sa spoločnosť Kramer obrátila na Deutsche Forschungsgemeinschaft so žiadosťou o špeciálnu oblasť výskumu, v ktorej je možné ďalej skúmať lekárske aspekty vnútorných hodín. Po rozhodnutí zo Štokholmu sa šance na schválenie tohto projektu mali zvýšiť.
„Myslím si, že táto Nobelova cena výrazne zvýši povedomie o chronobiológii a najmä chronofarmakológii,“ hovorí Detlev Ganten, „tento výskum zatiaľ nebol v centre pozornosti.
Profesor Andreas Pfeiffer z Nemeckého inštitútu pre výskum výživy v Postupime-Rehbrücke sa osobitne zameriava na súvislosti medzi chronobiológiou a výživou. „Stravovanie v nesprávnom čase zvyšuje riziko metabolických chorôb,“ hovorí Pfeiffer. Štúdie preukázali, že napríklad odbúravanie nepriaznivých tukov a cukru je večer trikrát pomalšie ako ráno.
Večer sa vyhýbajte sacharidom
Tu ukazujú výsledky chronobiológie, že hlavne večer treba byť opatrný pri mastných a sladkých jedlách. „To znamená najmä vyhýbať sa večer sacharidom,“ hovorí Pfeiffer. Odveká múdrosť, ktorá bola medzitým spochybnená, je koniec koncov správna. „Jeden by mal jesť ako cisár ráno a ako žobrák večer,“ hovorí Pfeiffer, čo diktuje rytmus našich vnútorných hodín.
Ak človek v dôsledku nesprávnej stravy dostal nadváhu, znamená to tiež, že vnútorné hodiny už nefungujú správne. Hodiny, ktoré už netikajú synchrónne s procesom deň-noc, potom podporujú obezitu. Začarovaný kruh.
Vzťahy sú tu však zložité a vedci čelia „problémom s kuracím mäsom a vajcami“, ktoré majú určité účinky. V chronobiológii všetko zjavne súvisí so všetkým.
Príliš málo spánku podporuje obezitu
Aj kvalita spánku. Z rôznych štúdií je tiež známe, že príliš málo spánku podporuje obezitu. Trvanie a kvalita spánku určite nezávisia iba od vnútorných hodín. Modré svetlo pred spaním - napríklad z displejov - môže tiež viesť k zlému spánku. Vedci a lekári, ktorí sa zaoberajú týmito otázkami, prirodzene dúfajú, že Nobelova cena za rok 2017 podporí ich výskum.
Čerstvo korunovaný držiteľ Nobelovej ceny za medicínu Jeffrey C. Hall sa rád prezentuje netradične. Žije na ekologickej farme, má huňaté fúzy a najradšej má vzorované kravaty. Väčšinou má na strapatých vlasoch okrúhly hnedý klobúk. „Zisk Nobelovej ceny je veľkým potešením,“ uviedol v pondelok pre švédske rádio.
Držiteľ ceny Rosbash už nemohol dýchať
„Ale vždy som robil prieskum bez toho, aby som premýšľal, kam to všetko vedie.“ Genetik a biológ sa narodil v New Yorku v roku 1945 a neskôr sa s rodičmi presťahoval do blízkosti Washingtonu, kde jeho otec pracoval ako politický novinár.
Čerstvo korunovaná Nobelova cena za medicínu Michael Rosbash po výzve zo Štokholmu nemohol dýchať. „Bol som bez dychu - v pravom slova zmysle,“ uviedol Rosbash vo švédskom rozhlase. „Moja žena povedala:„ Prosím, dýchaj! “Už som nemohol dýchať.“
Správa, že bol vybraný na Nobelovu cenu, sa dostala cez telefón vedľa jeho postele. "Zvyčajne to vôbec nezvoní, pokiaľ niekto nezomrie alebo sa nestane niečo tak významného." Inak všetko prechádza mobilnými telefónmi. “Zvonenie telefónu ho prebudilo z hlbokého úderu. "Pevne som spal, bolo tu 5:10 ráno." Aký spôsob prebudenia! “
Držiteľ Nobelovej ceny má nemecký pas
Traja laureáti vykonali svoju priekopnícku prácu v Spojených štátoch a všetci sú americkými rodákmi. Ale jeden z nich, Michael Rosbash, dostal nedávno nemecký pas. Kramer podáva správu o tom, ako jeho kolega Rosbash nedávno hrdo držal pod nosom nemecký pas slovami: „Myslím si, že nemecký dôchodkový systém je jednoducho skvelý.“ Stručne povedané: do USA neťahujú iba nemeckých vedcov. Existuje aj iná cesta.
Ako každý rok, aj v Štokholme bude z rúk švédskeho kráľa udelená Nobelova cena 10. decembra, v deň výročia smrti Alfreda Nobela. V tomto roku je cena pridelená v hodnote 930 000 eur (deväť miliónov švédskych korún).