Якщо гени, що відповідають за добовий ритм, перестають працювати так, як треба, це збільшує ризик виникнення швидкозростаючої злоякісної пухлини.
Наша фізіологія налаштована на регулярну зміну дня і ночі: так, протягом доби можна помітити коливання гормонального фону (рівень деяких гормонів - наприклад, гормону росту - збільшується вночі, в інших же - як, наприклад, у глюкокортикоїдів - пік настає перед пробудженням), а якщо перейти з рівня гормонів і тканин на рівень клітин і генів, то і там ми побачимо, як деякі гени включаються і відключаються в певний час доби.
Управляє цими процесами система біологічного годинника, який повідомляють генам, клітинам і тканинам про те, який час доби на дворі. Враховуючи, наскільки багато залежить від справності таких годин, не варто дивуватися, що порушення в їхній роботі позначаються на нашому здоров'ї.
А зіпсувати їх досить легко - досить лягати спати в різний час, влаштовувати собі безсонні ночі перед комп'ютером, або просто регулярно перетинати кілька часових поясів. Біологічний годинник не в змозі відключити нашу свідомість і насильно відправити в сон, тому, поки ми пильнуємо, він продовжує підтримувати «денні» гени, гормони і т. д. в робочому стані, в результаті розклад молекулярно-клітинної активності вибивається з графіка, призводячи до різноманітних неприємних наслідків.
Порушений добовий ритм впливає не тільки на вищу нервову діяльність, а й, наприклад, на обмін речовин: лягаючи спати невчасно чи регулярно недосипаючи, ви ризикуєте заробити діабет, проблеми із зайвою вагою тощо. Робіт на цю тему існує багато (так, минулого року ми писали про те, чому штучне світло повнить), проте часто все обмежується статистикою, нехай і цілком переконливою, але не описує конкретні процеси в клітинах.
Дослідникам з Массачусетського технологічного інституту у своїх експериментах вдалося показати саме те, як працює причинно-наслідковий зв'язок між порушеннями добового ритму і ймовірністю розвитку ракової пухлини.
Відомо, що у ссавців біологічний годинник всього тіла отримує інформацію про час доби від спеціальних клітин у сітківці ока, сигнал від яких йде в особливу область мозку, звану супрахіазмальним ядром. Звідси «годинникова» інформація за допомогою гормонів та інших сигнальних молекул розбігається по клітинах тіла.
У клітинах же її приймає ген Bmal1, що регулює активність інших циркадних генів, в тому числі і гена Per2. Протягом доби кількість білків, що кодуються Bmal1 і Per2, то падає, то піднімається, але, якщо добовий ритм сну-бадьорювання порушиться, то слідом порушиться і молекулярна періодичність білків Bmal1 і Per2 - їх концентрація буде рости і падати нерегулярно.
Як виявилося, розрегульована активність Bmal1 і Per2 робить злоякісну пухлину більш агресивною. Таліс Папагіаннакопулос (Thales Papagiannakopoulos) і його колеги піддавали мишей систематичному джетлагу, тобто кожні два-три дні тримали тварин на світлі зайві 8 годин. Про всяк випадок нагадаємо, що миші активні в сутінках і ночами, так що світловий день для них - це все одно, що ніч для нас; проте, такий розклад, з час від часу подовжується вночі було еквівалентно тому, як якби миші працювали в нічну зміну, щоб потім виспатися днем, або ж здійснювали подорож через кілька часових поясів.
Тварини вихідно були схильні до одного з різновидів раку легких, в тому сенсі, що вона у них і так з великою ймовірністю розвивалася, проте, як пишуть автори роботи в Cell Metabolism, у мишей з засмученим добовим ритмом пухлина з'являлася ще швидше і виявлялася більш агресивною.
В іншому експерименті мишей зі звичайним 12-годинним чергуванням дня і ночі, але при цьому у них відключали годинникові гени Bmal1 і Per2. Результати був той же - рак з'являвся і зростав швидше, ніж з працюючими генами. Причина тут у тому, що Bmal1 і Per2 контролюють роботу дуже відомого гена c-myc, який стимулює клітинний поділ.
Якщо c-myc активний в клітині постійно, клітина перетворюється на злоякісну, і мутації в гені c-myc, які дозволяють йому постійно бути активним, виявляються якраз у ракових клітин. Bmal1 і Per2 стежать за тим, щоб c-myc працював не весь час, але, якщо з Bmal1 і Per2 щось трапиться, c-myc спровокує пухлину. При тому в циркадні гени зовсім не обов'язково повинна потрапити мутація - їх роботу можна порушити без всякої мутації, просто засмутивши собі розпорядок дня.
Звичайно, це зовсім не означає, що якщо ви будете лягати пізно, а вставати рано, у вас з неминучістю станеться рак - тут можна говорити тільки про те, що ймовірність захворювання збільшиться. Однак злоякісні пухлини виникають через безліч факторів, і може статися так, що всі інші фактори вже на місці, і не вистачає останньої краплі, якою якраз і може виявитися порушений циркадний ритм.
Дослідники, до речі, перевірили, як йдуть справи з Bmal1 і Per2, а так само й інших добових генів, у людей з пухлинами легких - як і очікувалося, у них активність таких генів була знижена, і чим гірше вони працювали, тим агресивнішою була пухлина. Так що отримані результати мають сенс не тільки для мишей.
Варто також уточнити, що мова йде саме про неупорядкований хід біологічного годинника. Тобто у тих «сов», чий добовий режим залишається постійним, нехай і не таким, як режим «жайворонків», проблем з розрегульованими циркадними генами, ймовірно, не станеться.
Неприємності, очевидно, чекають тих, у кого день і ніч стають то коротшими, то довшими, а то час від часу міняються місцями. Втім, треба сподіватися, що ми вже достатньо знаємо про пристрій добових ритмів, щоб створити вже якийсь терапевтичний метод для їх корекції.