24-часовой ритм клеточной детоксикации у мух и млекопитающих координируется нейропептидом, который также способствует питанию обоих организмов, обнаружила команда под руководством Амиты Сегал, доктора философии , профессора нейробиологии и директора программы хронобиологии, в Перельмана при Пенсильванском университете . Их результаты были опубликованы в этом месяце в eLife . Сегал также является исследователем Медицинского института Говарда Хьюза (HHMI).
«Мы показываем, что нейропептид - небольшая молекула, которая помогает нервным клеткам общаться друг с другом - ранее известная, что она управляет питанием у мух и млекопитающих, также играет консервативную роль в управлении ритмами активности гена детоксикации», - сказал Сегал. «Фактически, многие гены детоксикации экспрессируются с циркадным ритмом в печени мышей и в эквиваленте плодовых мух, называемом жировым телом. Эта работа в конечном итоге может иметь значение для хронотерапии - изучения времени, когда лучше всего принимать лекарства ».
Внутренние системы хронометража организмов синхронизируют поведение и физиологию с изменениями в физической среде, такими как день и ночь, вызванными 24-часовым вращением Земли. Эта циркадная система состоит из совместной сети тканевых молекулярных часов, которые координируют и разделяют биохимические процессы во времени и пространстве в течение 24-часового дня.
Большинство физиологических процессов требуют наличия часов в периферических тканях либо исключительно, либо в дополнение к часовым клеткам мозга. Например, периферические часы, расположенные в жировом теле плодовой мушки, ткани, аналогичной печени и жировой ткани млекопитающих, регулируют пищевое поведение и запасы питательных веществ, а также стимулируют ритмическую экспрессию генов, участвующих в метаболизме, детоксикации, врожденном иммунитете и воспроизводстве. Точно так же часы в печени млекопитающих координируют цикл генов, участвующих во многих различных аспектах метаболизма.
Молекулярные часы в мозге плодовой мушки и жировом теле по-разному влияют на метаболизм, что позволяет предположить, что часы в этих двух тканях дополняют друг друга для поддержания стабильности физиологических процессов. Исследование eLife показывает, что часы мозга также могут напрямую регулировать циклические гены в жировом теле. Нейронные часы - по сути специализированные нервные клетки в головном мозге - выделяют фактор, который в определенное время дня управляет ритмической экспрессией генов детоксикации в периферическом жировом теле мух. Ученые обнаружили, что один из этих генов включается ранним вечером, а другой - поздно ночью. Далее они показали, что такая же регуляция происходит у мышей - мышиный эквивалент этого фактора запускает цикл того же класса генов детоксикации в печени.
Синхронизация часов в головном мозге и других тканях важна для всех организмов для поддержания хорошего здоровья. Если, например, часы мозга и печени рассинхронизированы, это вызывает снижение репродуктивной способности у мух и увеличение ожирения у крыс, отмечает Сегал из предыдущей работы в ее лаборатории и других.
Она предполагает, что эволюционно законсервированный механизм, который они наблюдали, вероятно, имеет адаптивное значение, поскольку кормление часто приводит к расстройству желудка или выработке токсичных веществ. Этими соединениями могут быть, например, избыток билирубина, пестицидов или других загрязнителей окружающей среды.
