جلسة ازدحام الخلية

إلى أي مدى تنسق الساعات البيولوجية المختلفة في أجسامنا مع بعضها البعض؟

إذا تمكنا من سماع دقات الساعات البيولوجية في أجسامنا، فهل سيكون الصوت الصادر من الخلايا عالياً وصاخباً أو بالأحرى منسقاً ومتناغماً؟ حتى سنوات قليلة مضت، كان يُعتقد أن الساعة الرئيسية في الدماغ تعمل كقائد أوركسترا مستبد يُملي نغمة جميع الساعات الأخرى في الجسم. في السنوات الأخيرة، تم الكشف عن أن الساعات في جميع أنحاء الجسم قد تستجيب، في ظل ظروف معينة، بشكل مستقل عن تعليمات الساعة الرئيسية، ولكن الإشارة إلى جميع الساعات خارج الدماغ تظل قطعة واحدة. بم ويكشف علماء معهد وايزمان للعلوم أنه حتى داخل هذه المجموعة يمكن أن يوجد تنوع كبير، وأن دقات الساعات في أجسادنا، أكثر من مجرد أوركسترا فيلهارمونية، تشبه فرقة موسيقى الجاز، حيث يتمتع مختلف الموسيقيين بقدر معين من الحرية. فعل.

مختبر البروفيسور جاد عاشر من قسم العلوم الجزيئية الحيوية متخصص في دراسة الساعات البيولوجية - الشبكات الجينية التي تنظم دورات النهار والليل في أجسامنا استجابة لمحفزات مختلفة: كمية الضوء في بيئتنا، وعادات استهلاكنا الغذائي، ومستويات الأكسجين في الهواء والضغوط النفسية وعوامل أخرى. في الدراسة الجديدة، التي قادها طالب البحث جال مينيلا، وضع العلماء لأنفسهم هدف فحص كيفية تفاعل الساعات في الأعضاء المختلفة عندما يكون هناك تغيير في نوع معين من التحفيز: استهلاك الطعام. ولتحقيق هذه الغاية، قام الباحثون بإطعام فئران المختبر في أوقات غير معتادة بالنسبة لهم -خلال النهار بدلا من الليل- وراقبوا تعبير الجينات في أجسامهم.

واكتشف العلماء أن عكس أوقات التغذية أدى إلى "جلسة ازدحام": على الرغم من أن عقارب الساعة في الكبد تحركت 12 ساعة إلى الأمام، وفقا للتحول في أوقات التغذية، كذلك فعلت الساعات في الأنسجة الدهنية، ولكن وليس الساعات في الأعضاء الأخرى. على سبيل المثال، كانت الساعة الصحية تدق دون انقطاع ولم تستجب إطلاقا للتغير في أوقات التغذية، في حين استجابت ساعات القلب والكلى جزئيا ولم تتحرك إلا ما بين أربع وثماني ساعات.

قام علماء المعهد بإطعام الفئران في أوقات غير عادية، ورأوا أنه في حين أن الساعات البيولوجية في الكبد والأنسجة الدهنية استجابت للتغيرات في أوقات التغذية، فإن الساعات في الأعضاء الأخرى استجابت جزئيًا فقط أو لم تستجب على الإطلاق.

يقول البروفيسور آشر: "هناك منطق في أن الساعات في أعضاء الجسم المختلفة ستحافظ على درجة معينة من الاستقلالية، حيث أن كل عضو مسؤول عن وظيفة مختلفة ويتفاعل وفقًا لمحفزات مختلفة من البيئة". فمن المحتمل جدًا أن الساعة الصحية، على سبيل المثال، لن تتكيف مع التغيرات في استهلاك الغذاء وستحتفظ بتوقيتها الأصلي".

ولاختبار ما إذا كانت الساعة في الكبد، وهو عضو مركزي في عملية تجهيز الطعام، تنظم الساعات في الأنسجة خارج الدماغ، استخدم العلماء فئرانًا معدلة وراثيًا تكون فيها الساعة في الكبد غير نشطة، وقارنوا النتائج التي توصلوا إليها بالنتائج الطبيعية. الفئران. ورغم أنه لم يتبين أن الساعة في الكبد تؤثر على تكتكات الساعات الأخرى، فقد وجد أنها تؤثر بالتأكيد على التعبير الدوري للجينات في الأعضاء المختلفة، التي استجابت بقوة أكبر للتغيرات في أوقات تناول الطعام في الفئران المعدلة وراثيا. أحد الأسباب المحتملة لذلك هو التقلب الحاد الذي لوحظ في مستويات السكر على مدار اليوم في دم الفئران التي ليس لديها ساعة كبدية. بمعنى آخر، الساعة الموجودة في الكبد لا تنظم الساعات الأخرى، ولكنها تمنع التقلبات في مستويات السكر في الدم، وبالتالي تعمل بمثابة "ممتص للصدمات" يحمي أنسجة الجسم من اضطرابات إمداد الغذاء ويحافظ على التعبير الجيني الطبيعي في الجسم. الأنسجة المختلفة.

يقول مينيلا: "تلقي النتائج التي توصلنا إليها ضوءًا جديدًا على العلاقات المتبادلة بين العمليات الدورية في الأنسجة المختلفة، وقد تساعد في فك رموز ما يحدث عندما تسوء هذه العلاقات المتبادلة". على سبيل المثال، قد يساعد فهم آليات التنسيق بين الساعات المختلفة في فهم سبب ارتفاع معدلات الإصابة بالأمراض المختلفة بين العاملين في المناوبات، الذين يتغيرون ليلا ونهارا، أو في دراسة تأثير الأنظمة الغذائية الشعبية، مثل "الصيام المتقطع"، والتي تحدد أوقات معينة لتناول الطعام. وقد تسلط النتائج الضوء أيضًا على الأمراض الأيضية، مثل السمنة والسكري، والتي ينقطع فيها الاتصال بين أعضاء الجسم المختلفة.

وشارك في الدراسة الدكتورة إليزابيث سابات، والدكتورة رونا أفيرام، وفيشنافي داندابيتا، وسار أزقوري، والدكتورة مارينا جوليك، والدكتورة ياريت أداموفيتز، وجميعهم من قسم العلوم الجزيئية الحيوية.