Tipărire
Categorie: Ştiri ştiinţă. Biologie
Accesări: 4625

MetronomcCât este ceasul? Este ușor de verificat: trebuie doar să ne uităm la un ceas. Dar cât este oare ceasul în interiorul organismului nostru? Aceasta este o întrebare mult mai grea. Organismul tău are propriul ceas biologic. Iată cum poate fi determinat.

 

 

 

 

Corpul nostru deţine un „ceas circardian” intern de 24 de ore care controlează trezirea şi culcarea moleculelor. Totul de la activitatea cerebrală la nivelul hormonilor creşte şi descreşte potrivit acestor metronoame (instrument care marchează, prin bătăile regulate ale unui pendul, intervale egale de timp și care se întrebuinţează în laboratoare, în muzică – n.tr) moleculare care dictează cât de foame, cald şi somn ne este.

 

Ritm circadian = ritm biologic intern pe o durată de aproximativ 24 de ore al unui organism aflat în imposibilitatea de a sesiza alternanţa dintre zi și noapte-n.tr



Acestea influenţează și cât de bine răspundem la tratamentul medicamentos. Încă de la începutul anilor 1980, cercetătorii au demonstrat că medicamentele funcţionează mai bine la anumite ore din timpul zilei. De exemplu, medicamentul pentru cancer, cisplatin este mult mai eficient şi mai puţin toxic dacă este administrat seara. Adriamycin este mai mult un medicament al dimineţii. Într-o altă cercetare asupra cancerului privind legătura dintre chimioterapie și aceste ritmuri zilnice – o metodă numită cronoterapie – au fost demonstrate eficienţa acelorași medicamente și reducerea frecvenţei efectelor toxice.

 



Cronoterapia pare a nu fi logică, astfel încât nu a "prins" foarte bine. Aceasta pare a se datora în parte scepticismului, dar se pare că există un motiv mult mai practic: este greu de citit ceasul biologic al unei persoane. Unele persoane sunt ciocârlii, altele sunt bufniţe. Tic-tac-urile ceasului variază în funcție de vârstă, sex, starea de sănătate, ocupaţie și mult mai multe. Ceasurile biologice a doua persoane pot fi la distanţă de o jumătate de zi. Cum poţi administra un medicament la timpul potrivit dacă nu poţi preciza acel timp?

Metoda convenţională ar fi prelevarea de probe sangvine la fiecare oră timp de 24 de ore și măsurarea concentraţiilor de melatonină – un hormon a cărui concentraţie crește pe întuneric și scade pe lumină. Melatonina poate fi detectată și în probele de salivă, dar întrucât hormonul se găsește în concentraţii scăzute, procesul nu poate fi automatizat. Astfel, presupune muncă intensă de laborator care necesită zile și condiţii de mediu strict controlate. Dacă aveţi pacienţi de tratat, aceste luxuri vi le permiteţi rar.

Takeya Kasukawa și Masahiro Sugimoto de la Centrul de Dezvoltare Biologică RIKEN au o metodă mai bună. Echipa lor a dezvoltat „un orar al metaboliţilor” care reprezintă grafic cum zeci de molecule cresc și scad (concentraţia acestora în organism - n.tr.) în relaţie unele cu celelalte. Cu acest orar, aceștia pot citi cu acurateţe ceasul personal intern cu ajutorul a numai două probe de sânge, prelevate la o distanţă de doar 12 ore.

A fost inspirat de flori. În 1751, biologul suedez Carl Linnaeus (părintele clasificării biologice) a sugerat că o grădină plantată cu atenţie ar putea fi considerată un ceas. Din moment ce anumite flori se deschid și se închid la ore specifice din cursul unei zilei, se poate indica cât este ceasul prin plantarea mai multor specii de flori și verificarea momentului în care acestea se deschid. Fiecare floare, luată în parte, ar putea fi inexactă din moment ce vremea și anotimpurile i-ar schimba ritmurile. Dar privind la mai multe flori, variaţia în timp a deschiderii acestora va fi aplanată.

Orarul metaboliţilor funcţionează pe aceleași principii. Întorcându-ne în 2004, Hiroki Ueda, care a condus noul studiu, a arătat că această abordare ar putea funcţiona bazându-se pe activitatea genelor la şoareci. În 2009 acesta a demonstrat că metaboliţii ar putea fi folosiţi în acelaşi fel. Acum, acesta a transferat această tehnică care a funcţionat numai la șoareci, la oameni.

Echipa a lucrat cu șase voluntari care au petrecut două săptămâni într-un laborator pentru studiul somnului special – un mic apartament menţinut la o temperatură și o umiditate constante și total lipsit de orice ceas ori altă metodă de înregistrare a timpului. Aceștia s-au trezit, s-au culcat și au mâncat la ore specifice, iar șapte cercetători i-au monitorizat continuu. La începutul și sfârșitul celor două săptămâni petrecute în laborator, aceștia au petrecut 39 de ore treji într-un scaun rabatabil în timp ce echipa lui Ueda a prelevat probe de sânge prin intermediul unui cateter la fiecare două ore.

Cercetătorii au analizat probele de sânge din primele 39 de ore prelevate de la trei voluntari ale căror ritmuri se potriveau cel mai bine între ele. Aceștia au descoperit peste 4000 de molecule ale căror niveluri creșteau și descreșteau, rezumând această listă la 58 care au prezentat cele mai puternice și mai precise semnale. Acestea includeau un mix de hormoni, grăsimi și aminoacizi.

Au creat orarul lor prin calibrarea nivelurilor acestor substanţe cu markeri tipici și le-au testat utilizând celelalte probe sangvine din cele 39 de ore rămase – al doilea lot de la aceiași trei voluntari și ambele loturi de la ceilalţi trei. Evaluând nivelul celor 58 de produși chimici aleși, echipa a fost capabilă să estimeze ceasul biologic al voluntarilor cu o marjă de eroare de trei ore faţă de ceasul lor biologic real (și în mare parte, în intervalul a două ore).

Michael Terman, un psihiatru care cercetează ceasurile biologice, nu este impresionat. „Rata de eroare nu este de lăudat pentru un sistem cu o precizie inerentă măsurată în minute”, deși adaugă că mai multe probe sangvine ar îmbunătăţi acurateţea. Terman subliniază că multe molecule incluse în acest orar nu sunt independente. De exemplu, cortizolul (hormon steroidian din clasa glucocorticoizilor, sintetizat şi eliberat de glanda corticosuprarenală cu rol important în metabolismul carbohidraţilor şi în răspunsul organismului la stres – n.tr.) se află pe listă, așa cum sunt și alţi hormoni care sunt produși prin metabolizarea cortizolului.

John O’Neill, cercetător interesat de ceasul biologic de la Universitatea Cambridge, afirmă că noul studiu al lui Ueda nu prezintă o îmbunătăţire tehnică în comparaţie cu lucrările sale precedente, dar „reprezintă un important pas înainte către aplicarea în lumea reală”.

„În termeni tehnici, „cronoterapeutica” va deveni noua „farmacogenomică” (relaţia dintre responsivitatea la medicament și analiza expresiei întregului genom uman, atât în cazul medicamentelor deja utilizate în terapeutică, cat și a celor aflate în faza de dezvoltare clinică – n.tr.), spune O’Neill. Este o înverșunare, stânjenită de incompleta înţelegere a interacţiunilor dintre medicamente și diferitele backgrounduri genetice. Cronoterapia ar putea furniza o metodă simplă de adaptare a tratamentelor făcându-le mai eficiente. „Numeroase cercetări farmacologice și investiţii financiare vor încerca să analizeze dacă, de exemplu, un medicament care nu a trecut de faza a treia a unui studiu clinic, reprezentând astfel pierderi de milioane de dolari investiţi, nu ar fi putut să depășească această fază dacă ar fi fost administrat la un moment diferit din timpul zilei”, adaugă O’Neill.

Dar această abordare nu va funcţiona decât dacă vom avea o metodă ușoară și sigură de a citi ceasul biologic al unei persoane. Studiul lui Ueda ne apropie de acest lucru. „Este esenţial [acum] să vedem dacă acest orar al metaboliţilor este valabil pentru oamenii care trăiesc în mod normal, în afară unui mediu de laborator controlat, și în ce măsură profilurile metaboliţilor pot fi afectate de mediul înconjurător, vârstă, sex și backgroundul genetic”, afirmă O’Neill.

Ueda este de acord. Prezentul orar este o dovadă de principiu, creat utilizând numai trei persoane selectate. Dar acesta crede că ar putea fi posibil crearea unui orar care să se aplice unei populaţii largi. Ueda dorește să ofere mai multă acurateţe orarului pentru a putea fi capabili să citim ceasul biologic al unei persoane cu ajutorul a numai o probă de sânge, în locul a doua probe.

Dar chiar dacă această abordare ar fi perfecţionată, Terman nu este convins că va fi folositor din punct de vedere clinic. „Când un clinician întâlnește un pacient care necesită o intervenţie cronoterapeutică, scopul este să ia o decizie imediată”, afirmă acesta. „Supunerea pacientului la o procedură diagnostică care durează o zi, în condiţii de mediu controlate, impune întârzierea tratamentului și poate fi irealizabilă în multe cazuri.”

Terman afirmă că ar fi mult mai folositor și mult mai simplu să fie construit cronotipul unei persoane – fie că este o persoană nocturnă (bufniţă), fie una diurnă (ciocârlie). Aceste cronotipuri, corelate cu substanţele identificate de Ueda, iar Terman spune „[Acestea] pot fi „măsurate în minute cu ajutorul unui chestionar pe bază de hârtie și creion, cu o marjă de eroare care să nu difere de orarul cu metaboliţi.”

 




Traducere după reading-your-body-clock-with-a-molecular-timetable-inspired-by-flowers de Sergiu Vijială, cu acordul editorului