При лихорадке джет-лаг переносится легче

У мышей обнаружена связь между циркадными ритмами и температурой тела.

Ученые выяснили, как супрахиазматическое ядро (область гипоталамуса, главный генератор циркадных ритмов) контролирует смены периодов сна и бодрствования. Значение супрахиазматического ядра (СХЯ), отвечающего за синхронизацию циркадных ритмов, было известно и раньше. Но оставался открытым вопрос, какую роль он играет в регулировании периодов сна и бодрствования и что происходит, если человека (или других млекопитающих) будит яркий свет. Если у мышей удалить СХЯ, то освещенность уже не влияет на чередование этих процессов. «Но проблема в том, - говорит Сет Блэкшоу (Seth Blackshaw), профессор нейробиологии медицинской школы Университета Джонса Хопкинса (Johns Hopkins University School of Medicine), - что невозможно удалить это ядро без разрыва зрительного нерва, который передает информацию об освещенности через сетчатку. Так что никто не знает, почему нет реакции на свет: из-за отсутствия ядра или зрительного нерва».

В предыдущих экспериментах ученым удалось нарушить нормальную функцию СХЯ, не удаляя его и не повреждая зрительный нерв. Это стало возможным, когда они смогли идентифицировать ген Lhx1, участвующий в развитии гипоталамуса и в том числе этого ядра.

В новой серии экспериментов ученые с помощью генной инженерии удалили ген только из клеток ядра. В результате циркадные ритмы у мышей были нарушены, сохранилась синхронизация лишь с несложными циклами. Держали ли мышей постоянно в темноте или при свете, или эти периоды чередовались - неважно. Во всех случаев время и продолжительность сна стали хаотичными, хотя в совокупности грызуны спали по 12 часов в сутки.

Кроме того, ученые обнаружили, что у мышей с удаленным СХЯ температура «ядра» тела (глубоких тканей) не влияет на нормализацию циркадных ритмов. Средняя температура ядра тела составляет 37 градусов Цельсия и в течение дня колеблется в пределах градуса. Температурные колебания влияют на работу не только мозга, но и других органов и запускают метаболические изменения, которые отражаются на суточных ритмах.

Но особенность циркадных процессов как раз в том, что они не зависят от температурных колебаний. «В противном случае при лихорадке вы бы испытывали джет-лаг», - говорит Блэкшоу. Но из экспериментов с мышами не было ясно, отвечает ли именно СХЯ за устойчивость к температурным колебаниям. В лабораторных условиях клетки СХЯ сохраняли свою цикличность несмотря на температурные скачки, хотя она могла и нарушаться, если клетки не получали сигнала друг от друга.

Чтобы развеять сомнения, ученые решили добавить мышам, у которых в СХЯ отсутствовал ген Lhx1, тепла. Для этого они ввели им молекулы бактерии, вызвав тем самым состояние лихорадки. Как и предполагалось, температурная цикличность СХЯ восстановилась.

«Наши результаты свидетельствуют о том, что СХЯ действительно отвечает за температурную устойчивость в циркадных ритмах, - говорит Блэкшоу. - Также мы укрепились в мнении, что и другие физиологические процессы, например, голодание или секреция гормонов, синхронизируются с помощью СХЯ через температурную регуляцию ядра тела».

Дополнительные эксперименты выявили молекулы, которые и посылают эти жизненно важные сигналы. В настоящее время ученые изучают роль каждой из них. Это поможет в последующей разработке лекарств. Например, для лечения джет-лага - синдрома смены часовых поясов.