У нас есть несколько биологических часов, которые поддерживают синхронизацию нашего тела внутри и с внешним миром. Два новых исследования показывают, как эти часы в совокупности поддерживают функционирование тканей и замедляют скорость их старения. Исследование было опубликовано в журнале Science and Cell Stem Cell.
Исследование сосредоточено на центральных циркадных часах — часах основного мозга, управляемых супрахиазматическим ядром (SCN), — и периферических циркадных часах, распределенных по всему телу, контролирующих время клеточных процессов в органах, мышцах и коже.
Пока центральные часы взаимодействуют с периферийными часами в течение дня, можно поддерживать процессы, включая восстановление ДНК, митохондриальную активность (управление энергией), метаболизм и естественный клеточный цикл.
Если эти механизмы можно будет изучить более подробно и в некоторой степени контролировать, то это может стать значительным шагом к сохранению здоровья частей тела дольше по мере того, как мы становимся старше.
«Наше исследование показывает, что минимальное взаимодействие только между двумя тканевыми часами, одним центральным и другим периферическим, необходимо для поддержания оптимального функционирования тканей, таких как мышцы и кожа, и во избежание их ухудшения и старения», — говорит биолог Пура Муньос-Кановес из Университет Помпеу Фабра в Испании.
Исследование охватывает два взаимодополняющих исследования, опубликованных одновременно. В первом исследовании, опубликованном в журнале Science, использовались эксперименты на мышах, чтобы показать, как восстановление координации между мозговыми и мышечными часами защищает от истощения мышц, потери мышечной силы и функций.
Во втором исследовании Cell Stem Cell команда изучила циркадные часы в коже мышей. Опять же, правильная работа этих часов зависела от центральных часов; без этой регуляции такие функции, как репликация ДНК, происходили в неподходящее время.
Однако, как показало исследование, периферийные часы обладают некоторой автономией: они по-прежнему могут отслеживать 24-часовые циклы и управлять небольшой частью клеточных функций. Более того, было показано, что ограничение времени кормления мышей определенным временем суток при отсутствии мозговых часов помогает периферическим часам лучше управляться самостоятельно.
«Удивительно видеть, как синхронизация между мозгом и периферическими циркадными часами играет решающую роль в здоровье кожи и мышц, в то время как только периферические часы автономны в выполнении самых основных функций тканей», — говорит Азнар Бенита из Института исследований в США.
Циркадные ритмы, которые действуют в нашем организме в течение 24 часов, являются ключом к большинству биологических процессов, включая сон и пищеварение. Когда они нарушаются – например, из-за смены часовых поясов или ночных смен – это может повлечь за собой серьезные негативные последствия для здоровья. Понимание этого хронометража имеет важное значение для понимания здоровья.
Хотя мышцы, кожа и центральная нервная система с возрастом изнашиваются, исследователи, стоящие за этими двумя исследованиями, считают, что их работа потенциально может помочь поддерживать физическую работоспособность в более позднем возрасте.
«Следующим шагом будет идентификация сигнальных факторов, участвующих в этом взаимодействии, с учетом потенциального терапевтического применения», — говорит Муньос-Кановес.
