Γιατί είναι σημαντικό το βιολογικό ρολόι που «πήρε» το Νόμπελ Ιατρικής 2017

Το βραβείο Νόμπελ Ιατρικής και Φυσιολογίας 2017 μοιράζονται τρεις επιστήμονες, οι Τζέφρι Χολ, Μάικλ Ρόσμπας και ο Μάικλ Γιανγκ για τις ανακαλύψεις τους στους μοριακούς μηχανισμούς που ελέγχουν τον κιρκαδιανό (ή κιρκαδικό ή κιρκάδιο) ρυθμό, δηλαδή το βιολογικό ρολόι φυτών, ζώων και ανθρώπων.
 
«Οι ανακαλύψεις των τριών επιστημόνων παρέχουν εξηγήσεις για τον τρόπο με τον οποίο τα φυτά, τα ζώα και οι άνθρωποι προσαρμόζουν τον βιολογικό τους ρυθμό, έτσι ώστε να συγχρονίζεται με τις περιστροφές της Γης» αναφέρεται στην ανακοίνωση του Ινστιτούτου Καρολίνσκα της Σουηδίας.
 
Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν μύγες και κατάφεραν να απομονώσουν ένα γονίδιο που ελέγχει τον βιολογικό ρυθμό. Στη συνέχεια απέδειξαν πως αυτό το γονίδιο κωδικοποιεί μία πρωτεΐνη που συσσωρεύεται στα κύτταρα, κατά τη διάρκεια της νύχτας και αποικοδομείται, κατά τη διάρκεια της μέρας.
 

Το εσωτερικό κιρκαδιανό σύστημα του ανθρώπινου οργανισμού

 
Το εσωτερικό κιρκαδιανό σύστημα ή κοινώς το βιολογικό ρολόι του ανθρώπινου οργανισμού αποτελείται από τρία κύρια μέρη:

α) Τους βηματοδότες, που στην περίπτωση του ανθρώπου (και πολλών άλλων ζώων) είναι πυρήνες του κεντρικού νευρικού συστήματος και βρίσκονται στον υποθάλαμο του εγκεφάλου.

β) Τις νευρικές ίνες που προσάγουν μεταξύ άλλων την ημερήσια διακύμανση του φωτός, την οποία προσλαμβάνουν από τα κύτταρα του αμφιβληστροειδούς χιτώνα του ματιού.

γ) Τις νευρικές ίνες που μεταφέρουν την κιρκαδιανή πληροφορία στον οργανισμό και κυρίως σε ένα άλλο κέντρο του εγκεφάλου (την λεγόμενη επίφυση), προκαλώντας την σύνθεση και την έκκριση της ορμόνης μελατονίνη.
 
Η έκκριση της μελατονίνης αρχίζει δύο λεπτά μετά τη δύση του ηλίου και αναστέλλεται ένα λεπτό μετά την ανατολή του. Η μελατονίνη μεταφέρεται στην κυκλοφορία του αίματος και με την ποσότητα και την διάρκεια της έκκρισής της διαβιβάζει το ανάλογο μήνυμα στα διάφορα όργανα του σώματος. Δηλαδή η μελατονίνη είναι κάτι σαν ένας βιολογικός «μετασχηματιστής» ή «διακόπτης».
 
Το βιολογικό ρολόι «χτυπά» σε δύο φάσεις, στην ημερήσια και τη νυχτερινή. Στους ανθρώπους, η ημερήσια φάση συνοδεύεται από αύξηση της ενεργητικότητας και της θερμοκρασίας του σώματος και μείωση έως και αναστολή της έκκρισης διαφόρων ορμονών ενώ, αντίθετα, η νυκτερινή φάση χαρακτηρίζεται από απόσυρση, ύπνο, μείωση της θερμοκρασίας του σώματος και αύξηση της έκκρισης των νυκτερινών ορμονών.

 
Γιατί θεωρείται σημαντικός ο κιρκαδιανός ρυθμός
 

«Το βιολογικό ρολόι ρυθμίζει σημαντικές λειτουργίες, όπως τη συμπεριφορά, τα ορμονικά επίπεδα, τον ύπνο, τη θερμοκρασία σώματος και τον μεταβολισμό» υπογράμμισε στην ανακοίνωσή του το Ινστιτούτο Καρολίνσκα, σε ό,τι αφορά την ανακάλυψη των Αμερικανών επιστημόνων.
 
Ο κιρκαδιανός ή κιρκαδικός ρυθμός είναι ένα κυκλικό και επίμονο πρότυπο συμπεριφοράς, σωματικών αλλαγών και ψυχικών χαρακτηριστικών που παρατηρούνται στο μεγαλύτερο μέρος της ζωής στη Γη, από τα βακτήρια μέχρι το μεγαλύτερο δέντρο.
 
Η πιο συνήθης απορρύθμιση του εκφράζεται με το τζετ λανγκ, την εξάντληση και τον «αποπροσανατολισμό» που αισθάνεται κάποιος όταν ταξιδεύει σε περιοχές με διαφορετικές ωριαίες ζώνες από αυτή που έχει συνηθίσει και βρίσκεται υπό τις συνήθεις συνθήκες. Το βιολογικό ρολόι προσαρμόζεται  αλλά μπορεί να χρειαστεί μερικές ημέρες.
 
Η μελέτη των κιρκαδικών ρυθμών και των εσωτερικών ρολογιών είναι γνωστή ως χρονοβιολογία. Οι πρώτες συστηματικές επιστημονικές έρευνες για τον κιρκαδιανό ρυθμό χρονολογούνται τρεις και πλέον αιώνες πριν – αναφορές έχουν βρεθεί και σε κείμενα κινεζικά καθώς και σε αρχαία ελληνικά. Η  πατρότητα του ιατρικού όρου ανήκει όμως στον ερευνητή Franz Halberg, από το Πανεπιστήμιο της Μινεσότα και χρονολογείται τη δεκαετία του 1950 - η λέξη προέρχεται από τις λατινικές λέξεις circa, που σημαίνει «γύρω» και dies που σημαίνει «ημέρα».
 
Πολλά βιοχημικά μονοπάτια και εξωτερικά ερεθίσματα εμπλέκονται στη ρύθμισή του, με αλλαγές που επηρεάζουν την εγκεφαλική δραστηριότητα, την παραγωγή ορμονών, την αναγέννηση κυττάρων.

Οι ειδικοί γνωρίζουν σήμερα πως σχεδόν το 1/3 των γονιδίων μας επηρεάζονται από τον κιρκάδιο ρυθμό, γεγονός που σημαίνει πως η απορρύθμισή του μπορεί να επηρεάσει πάρα πολλές λειτουργίες του οργανισμού.

Η περαιτέρω μελέτη του μηχανισμού του κιρκαδιανού ρυθμού μπορεί να οδηγήσει σταδιακά στην αντιμετώπιση δυσλειτουργιών αλλά και ασθενειών που προκαλούνται λόγω της απορρύθμισης του.