Как лекарства, влияющие на наши циркадные часы, однажды могут улучшить наше здоровье

Эта статья взята из The Checkup, еженедельного информационного бюллетеня по биотехнологиям MIT Technology Review. Чтобы получать его в свой почтовый ящик каждый четверг, зарегистрируйтесь здесь.

У нас есть несколько биологических часов. Помимо того, что увеличивается с возрастом, циркадные часы, которые находятся в нашем мозгу, поддерживают ритм нашего тела. Эти часы помогают контролировать, когда мы просыпаемся, едим и спим.

Но это еще не все. Он также контролирует более тонкие аспекты функционирования нашего тела, воздействуя на сотни молекулярных часов в наших клетках и органах. Например, есть часы, которые регулируют обмен веществ, и часы, которые контролируют, как гены производят белки. Поэтому неудивительно, что нарушения наших циркадных ритмов, например, из-за смены часовых поясов или сменной работы, могут нанести ущерб нашему здоровью.

В настоящее время ученые работают над тем, чтобы адаптировать лечение к нашим циркадным ритмам. Лекарства, которые специально воздействуют на сами часы, исследуются в лаборатории. Сможем ли мы когда-нибудь взломать наши циркадные часы, чтобы улучшить свое здоровье?

Циркадные часы не так сильно опережают время, как циклические циклы в течение 24 часов. По сути, это кластеры генов и белков, которые работают вместе. Например, некоторые гены могут производить белки в течение дня. Когда производится достаточное количество этих белков, они мешают генам производить больше в одночасье. Как только уровни этих белков становятся слишком низкими, утром включаются гены. И так цикл продолжается.

Эти циклы контролируются изнутри, с помощью так называемых «главных часов» в гипоталамусе мозга. Эти часы предназначены для синхронизации всех остальных. И хотя он задает свой собственный ритм, на него влияет количество света, попадающего в наши глаза, когда мы едим и спим, а также другие аспекты нашего поведения.

Обнаружено, что молекулярные часы влияют на многие биологические функции. Исследование на мышах показало, что 43% генов животных подчиняются какому-то циркадному ритму. Большинство генов производят больше белка в «часы пик» перед рассветом и закатом.

Трудно провести такое же исследование на людях, но мы знаем, что многие человеческие гены работают одинаково. Наши гормоны и иммунные клетки демонстрируют циркадные ритмы, колеблющиеся в течение дня.

Даже наши микробиомы меняются в течение дня. Когда ученые проанализировали образцы стула добровольцев, они обнаружили, что некоторые типы кишечных бактерий, по-видимому, более многочисленны в течение дня, а другие — ночью. Например, относительное количество бактерий Bacteroidetes, которые могут расщеплять крахмал и клетчатку в кишечнике, ночью было на 6 % выше. Пока неясно, как это отразится на нашем здоровье, но любопытно, что у людей с ожирением и диабетом 2 типа эти закономерности нарушаются.

Оба этих состояния чаще встречаются у людей, работающих в ночную смену, которые также подвержены повышенному риску сердечно-сосудистых заболеваний и рака. Опять же, трудно точно определить, какая часть этого риска может быть связана с нарушением циркадного ритма, но исследования показывают, что рабочие ночи могут меняться, когда определенные гены производят белки. Некоторые из них являются важными белками для иммунной системы, особенно те, которые помогают убивать раковые клетки.

Учитывая все это, неудивительно, что поиск инструментов для перестройки наших циркадных ритмов продолжается. Некоторые люди клянутся мелатонином или светотерапией, и вы можете влиять на свои собственные ритмы, изменяя время приема пищи и сна. Но ученые ищут лекарства, которые могут воздействовать непосредственно на наши молекулярные часы.

Возьмите, например, KL001. Это соединение влияет на белок под названием CRY. Часовые гены могут запускать выработку CRY, а высокие уровни белка, в свою очередь, могут выключать часовые гены.

KL001 поддерживает высокий уровень белка CRY, что может повлиять на продолжительность циркадного периода. Это может иметь волновой эффект на гены в печени, которые также работают в циркадном ритме. Согласно исследованию клеток в чашке, он даже может контролировать, как клетки печени производят глюкозу. Теоретически такой препарат может помочь ограничить влияние сменной работы на метаболическое здоровье и потенциально снизить риск диабета.

К сожалению, мы, вероятно, далеки от того, чтобы...