Den genetiske mekanisme: hvordan vores indre ure fungerer

2024 Forfatter: Malcolm Clapton | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 03:51

Alle har hørt om det interne ur, men de færreste ved, hvordan de fungerer. To grupper af forskere fra USA har udført store undersøgelser for at forstå, hvordan vores ure fungerer, og hvad deres effekt har på kroppen.

Dagen igennem lytter vi til urets "tikkende" inde i vores krop. Det er dette, der vækker os om morgenen og får os til at føle os søvnige om natten. Det er det, der hæver og sænker vores kropstemperatur på det rigtige tidspunkt, regulerer produktionen af insulin og andre hormoner.

Det indre ur i kroppen, selve det tikkende, vi mærker, kaldes også døgnrytmer.

Disse rytmer påvirker endda vores tanker og følelser. Psykologer studerer deres virkninger på den menneskelige hjerne ved at tvinge frivillige til at tage kognitive tests på forskellige tidspunkter af dagen.

Det viste sig, at morgenen er det bedste tidspunkt at udføre opgaver, der kræver, at hjernen multitasker. Hvis du skal have flere lag af information i dit hoved på én gang og behandle disse data hurtigt, bør du begynde at arbejde i begyndelsen af dagen. Men anden halvdel af dagen er velegnet til at behandle simple og forståelige opgaver.

Døgnrytme har også en enorm indflydelse på dem, der lider af depression eller bipolar lidelse. Mennesker med disse problemer sover dårligt og føler trang til at drikke hele dagen. Nogle demenspatienter oplever en særlig "solnedgangseffekt": i slutningen af dagen bliver de aggressive eller fortabt i rum og tid.

"Søvn- og aktivitetscyklusser er en kritisk del af psykisk sygdom," siger Huda Akil, en neuroforsker ved University of Michigan. Derfor kæmper neuroforskere med at forstå, hvordan vores indre ure fungerer, og hvilken effekt de har på vores hjerne. Men forskere kan ikke bare åbne kraniet og se celler arbejde døgnet rundt.

For flere år siden donerede University of California hjerner til forskning, som blev omhyggeligt bevaret efter donorernes død. Nogle af dem døde tidligt om morgenen, andre om eftermiddagen eller om natten. Dr. Akil og hendes kolleger besluttede at undersøge, om en hjerne er forskellig fra en anden, og om forskellen afhænger af det øjeblik, hvor donoren døde.

"Måske vil vores gæt virke simpelt for dig, men af en eller anden grund har ingen tænkt over det før," siger Dr. Akil.

Hun og hendes kolleger udvalgte hjerneprøver fra 55 raske mennesker, der døde i en pludselig ulykke, for eksempel en bilulykke. Fra hver hjerne tog forskerne vævsprøver fra de lapper, der er ansvarlige for indlæring, hukommelse og følelser.

På tidspunktet for donordød kodede gener i hjerneceller aktivt for et protein. Takket være det faktum, at hjernen hurtigt blev bevaret, er forskerne i stand til at vurdere genernes aktivitet i dødsøjeblikket.

De fleste af de gener, som forskerne testede, viste ikke noget mønster i deres præstationer i løbet af dagen. Imidlertid viser mere end 1.000 gener en daglig aktivitetscyklus. Hjernen hos de mennesker, der døde på samme tidspunkt af dagen, viste de samme gener på arbejde.

Aktivitetsmønstrene var næsten identiske, så meget at de kunne bruges som et tidsstempel. Det var næsten umiskendeligt at bestemme, i hvilket øjeblik en person døde, takket være måling af disse geners aktivitet.

Derefter testede forskerne hjernen hos de donorer, der led af klinisk depression. Her blev tidsstemplet ikke bare slået ned: Det så ud til, at disse patienter boede enten i Tyskland eller i Japan, men ikke i USA.

Resultaterne af det udførte arbejde blev offentliggjort i 2013. Forskere ved University of Pittsburgh blev inspireret af dem og forsøgte at gengive eksperimentet.

"Vi kunne ikke have tænkt på en undersøgelse som denne før," siger neurolog Colleen McClung. Dr. McKlang og hendes kolleger var i stand til at teste 146 hjerneprøver fra universitetets donorprogram. Resultaterne af eksperimentet blev offentliggjort for ganske nylig.

Men Dr. McClangs team var i stand til ikke kun at gentage resultaterne af det tidligere eksperiment, men også at opnå nye data. De sammenlignede mønstre af genaktivitet i hjernen hos unge og gamle mennesker og fandt en spændende forskel.

Forskere håbede at finde et svar på spørgsmålet: hvorfor ændrer menneskers døgnrytme sig, når de bliver ældre? Når alt kommer til alt, når folk bliver ældre, falder aktiviteten, og rytmerne ændres. Dr. McClang fandt ud af, at nogle af de gener, der var mest aktive i daglige cyklusser, ikke længere var i brug ved 60 års alderen.

Det er muligt, at nogle ældre holder op med at producere det protein, der er nødvendigt for at holde deres interne ure kørende.

Forskerne var også overraskede over at opdage, at nogle gener kun blev inkluderet i det aktive daglige arbejde i høj alder. "Det ser ud til, at hjernen forsøger at kompensere for nedlukningen af nogle gener ved andres arbejde ved at aktivere det ekstra ur," siger Dr. McClang. Måske er hjernens evne til at skabe reservedøgnrytmer et forsvar mod neurodegenerative sygdomme.

Skift til et ekstra internt ur kan bruges af læger til at behandle døgnrytmeforstyrrelser. Forskere eksperimenterer nu med dyregener og forsøger at forstå, hvordan generne i det indre ur aktiveres og slukkes.

Med andre ord lytter videnskabsmænd til "tikken" og ønsker at forstå: hvad prøver hjernen at fortælle os?