Circadian rhythm là gì

Giải Nobel sinh lý học cùng Y học tập năm 2017 được trao cho bố nhà kỹ thuật Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash cùng Michael W. Young với rất nhiều phát hiện tại về nhiều loại gene kiểm soát điều hành nhịp sinh học mặt hàng ngày- circadian rhythm, hay nói một cách khác là đồng hồ nước sinh học tập – biological clock.

Bạn đang xem: Circadian rhythm là gì

Vậy tìm hiểu này có ý nghĩa sâu sắc gì và có liên quan gì đến sức khỏe nói bình thường và ung thư nói riêng hay không, mời các bạn tham khảo bài ra mắt dưới đây.

1. Giới thiệu về đồng hồ thời trang sinh học

Cuộc sống của sinh đồ trên trái khu đất được kiểm soát và điều chỉnh theo sự xoay quanh trục của Trái đất. Trong vô số nhiều năm họ đã hiểu được sinh đồ gia dụng sống gồm cả con người, gồm một đồng hồ thời trang sinh học trong cơ thể, giúp dự đoán và mê say nghi cùng với nhịp điệu thường ngày. Nhưng đồng hồ thời trang sinh học làm việc như chũm nào?? Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash với Michael W. Young đã có tác dụng sáng tỏ các hoạt động phía bên trong của hệ thống này và phân tích và lý giải làm cầm cố nào thực vật, động vật và con bạn thích nghi nhịp sinh học của mình để nó được đồng nhất với sư vận tải của Trái Đất.

Sử dụng con ruồi giấm làm quy mô nghiên cứu, các nhà nghiên cứu đã phân lập được một gen kiểm soát và điều hành nhịp sinh học hàng ngày. Họ cho thấy thêm rằng ren này mã hóa một protein tích tụ trong tế bào vào ban đêm, cùng bị phân bỏ vào ban ngày. Sau đó, họ xác định các thành phần protein bổ sung cập nhật của hệ thống này, trường đoản cú đó hiểu rõ cơ chế điều khiển của mẫu “đồng hồ nước tự động” phía bên trong tế bào. Như vẫn nói, các đồng hồ thời trang sinh học có chức năng tương tự trong tế bào của các sinh vật đa bào không giống nhau, bao gồm cả con người.

Đồng hồ nước sinh học tập này điều chỉnh các chức năng quan trọng như hành vi, sự hình thành các hormone, giấc ngủ, nhiệt độ khung người và sự điều đình chất. Mức độ khoẻ của chúng ta bị ảnh hưởng khi đồng hồ đeo tay sinh học phía bên trong và môi trường bên phía ngoài không phù hợp với nhau. Lấy ví dụ khi bọn họ đi sản phẩm bay, đi qua không ít múi thời gian không giống nhau và bị một hiện tượng lạ là lệch múi tiếng được gọi là “JET LAG”. Các nghiên cứu cho thấy sự lệch lạc giữa lối sinh sống của họ và đồng hồ bên trong cơ thể có liên quan đến sự ngày càng tăng nguy cơ mắc những bệnh khác nhau (sẽ được đề cập tại đoạn sau).

Trong trong thời gian 1970, Seymour Benzer cùng sinh viên của ông là Ronald Konopka vẫn đặt ra thắc mắc liệu rất có thể xác định được những gen tinh chỉnh và điều khiển nhịp sinh học tập ở ruồi giấm tốt không, cùng họ đã chứng tỏ rằng những đột phát triển thành trong một ren không rõ đã làm cách biệt đồng hồ nước sinh học tập của ruồi. Họ sẽ đặt tên cho gen này là period. Tuy nhiên làm cụ nào gen này còn có thể ảnh hưởng đến nhịp sinh học?

Đến năm 1984, Jeffrey Hall với Michael Rosbash tại Đại học tập Brandeis sinh hoạt Boston, cùng Michael Young trên Đại học tập Rockefeller ở new york đã thành công xuất sắc trong câu hỏi cô lập gene peroid. Jeffrey Hall và Michael Rosbash tiếp đến đã phát hiển thị rằng PER, protein được mã hoá bởi vì gen period, được tích điểm vào đêm hôm và bị thoái hoá vào ban ngày. Do đó, mức protein PER xấp xỉ trong chu kỳ 24 giờ, đồng điệu với nhịp sinh học.

Mục tiêu chính tiếp sau là đọc được những dao động tuần trả này được tạo nên và bảo trì như cố nào. Jeffrey Hall và Michael Rosbash giới thiệu giả thuyết rằng bao gồm protein PER kích hoạt sự buổi giao lưu của gen peroid. Họ đã lý luận rằng bởi một vòng lặp khắc chế (negative feedback loop), protein PER rất có thể ngăn sự phiên mã của gen period và vày đó kiểm soát và điều chỉnh mức độ bộc lộ của bao gồm nó theo một nhịp tuần hoàn tiếp tục (Hình 1).

Hình 1: Minh hoạ buổi giao lưu của gen peroid. Hình minh hoạ cho thấy thêm chuỗi sự kiện diễn ra trong trong cả một giao động 24 giờ. Khi gen period hoạt động, mRNA period được thực hiện. MRNA được vận chuyển đến tế bào chất của tế bào và bảo đảm an toàn cho vấn đề sản xuất protein PER. Protein PER tích điểm trong nhân của tế bào từ kia ức chế hoạt động của gen period.

Tuy quy mô đã được đưa ra nhưng chưa giải thích rõ được protein PER vào nhân như vậy nào. Để chống chặn hoạt động của gen period, protein PER, được tạo ra trong tế bào chất, sẽ buộc phải đến nhân tế bào, nơi có vật liệu di truyền. Jeffrey Hall và Michael Rosbash đã chỉ ra rằng protein PER được tích tụ trong nhân vào ban đêm, dẫu vậy làm thay nào nó ngơi nghỉ đó? Năm 1994 Michael Young phát hiện ra một gen đồng hồ thứ hai điện thoại tư vấn là timeless, mã hóa cho protein TIM, cần có cho một nhịp sinh học tập bình thường. Ông đã cho rằng khi TIM lắp với PER, nhì protein này hoàn toàn có thể đi vào nhân tế bào, địa điểm chúng ức chế buổi giao lưu của gen period để hoàn hảo vòng lặp ức chế.<1>

2. Đồng hồ sinh học ở người

Tất cả những sinh vật nhiều bào, bao gồm cả con người, áp dụng một cơ chế tương tự để kiểm soát điều hành nhịp sinh học. Một lượng lớn những gen của chúng ta được điều hòa bởi đồng hồ đeo tay sinh học, và cho nên một nhịp sinh học tập được điều tiết cảnh giác giúp cho việc thích ứng sinh lý học tập của bọn họ với các giai đoạn không giống nhau trong ngày.<1>

Phía sau đôi mắt, vào vùng óc điều khiển khối hệ thống dây thần tởm tự trị (autonomic nervous system) là một quanh vùng được điện thoại tư vấn là nhân trên chéo cánh – suprachiasmatic nucleus (SCN). SCN giống như trung trọng tâm điều khiển đồng hồ đeo tay sinh học của bọn chúng ta. Phần đông chiếc đồng hồ đeo tay này sẽ cụ phiên tinh chỉnh nhịp độ hàng ngày, bao gồm cả chu kỳ luân hồi thức ngủ từng ngày bằng phương pháp thông báo những tín hiệu trời sáng sủa hoặc tối.

Các vết hiệu nhận biết của đồng hồ sinh học trong khung hình là nhiệt độ độ cơ thể và độ đậm đặc cortisol và melatonin trong huyết tương. Võng mạc cảm nhận ánh sáng phân nhiều loại và truyền thông media tin tới vùng SCN, khi đêm xuống, khi nhưng mức ánh nắng giảm dần, hormone melatonin được sinh ra do tuyến tùng và gây ra cảm xúc buồn ngủ<2>. Vào ban ngày sẽ có tín hiệu tới tuyến đường thượng thận tiết hormone cortisol giúp chúng ta cảm thức tỉnh táo<3, 4>.

Ở người, hệ thống gen điều hành và kiểm soát nhịp điệu sinh học trong số mô ngoại vi bao gồm họ gen PER gồm bao gồm gen PER1, 2 với 3; ren Cryptochrome 1 cùng 2 (CRY1-2), gene CLOCK, gene BMAL-1-2, và NPAS2.<5>

Trong con người, nhịp sinh học điều hòa cơ thể hoạt động theo ngày với đêm bằng cách điều chỉnh những hormone, nhiệt độ cơ thể, đưa hóa cùng tăng trưởng tế bào từ kia giúp điều hòa quá trình ngủ xuất xắc thức, siêu thị nhà hàng và cá huyết áp của cơ thể.<4>

3. Những yếu tố ảnh hưởng đến nhịp sinh học ở người

Nhịp sinh học bị ảnh hưởng và bị đứt quãng bởi cả yếu ớt tố môi trường và những yếu tố di truyền.

Yếu tố môi trường:

Ánh sáng vào đêm hôm và ánh nắng nhân tạo: việc tiếp xúc với tia nắng vào ban đêm và ánh sáng tự tạo nhiều dẫn đến sự ức chế lượng melatonin lưu lại thông và đổi khác mức độ cortisol, estrogen và một số androgens khác.

Sự điều hòa melatonin trong máu tương là rất đặc trưng đối với rất nhiều các quá trình sinh lý như thu gom các gốc tự do, ổn định sự tiết các hormone và thăng bằng năng lượng. Do vậy, sự cách trở của nhịp điệu melatonin có liên quan đến một số bệnh, nhất là ung thư.

Một trong những điều kiện sống thường trông thấy liên quan lại đến hiện tượng kỳ lạ này đó là thao tác làm việc theo ca (Shift work). đầy đủ người làm việc vào đêm hôm hay thao tác làm việc luân phiên theo ca ví dụ như công nhân, cảnh sát, cứu vãn hỏa, và nhân viên cấp dưới y tế, phi công tiếp tục tiếp xúc với ánh nắng vào đêm hôm làm cách quãng nhịp sinh học và rất có thể gây hại mang đến sức khoẻ.

Sóng năng lượng điện từ: có thể trực tiếp ảnh hưởng đến chuyển động điện của SCN. Một vài nghiên cứu triệu chứng minh ảnh hưởng của sóng năng lượng điện từ từ rất nhiều nguồn, bao hàm đường sạc cáp và điện thoại cảm ứng thông minh di động tác động ảnh hưởng đến buổi giao lưu của điện não.

Chế độ ăn uống uống: cơ chế ăn gồm vai trò đặc trưng vì nó có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình chuyển hóa và ảnh hưởng lớn tới việc điều hòa đồng hồ đeo tay sinh học tập trong cơ thể.

Yếu tố di truyền:

Các yếu hèn tố tương quan đến hormone melatonin: Thụ thể Melatonin là 1 thành phần của họ gen G-protein coupled receptor, những đột biến hóa của gen mã hóa thụ thể melatonin rất có thể có định hướng gây ra các hội hội chứng về đưa hóa với ung thư. Ko kể ra, những đột biến trong số enzym tham gia vào quy trình tổng phù hợp melatonin dẫn đến việc ức chế nấc melatonin lưu lại thông từ kia làm cách quãng nhịp sinh học trong cơ thể.

Các nhân tố gen đồng hồ sinh học: Một trong các yếu tố đặc trưng trong nhịp sinh học đó là những gen điều khiển quá trình này như vẫn nói ở trên. Những gen này tương quan đến nhiều quá trình quan trọng đặc biệt trong tế bào như điều hòa quy trình tế bào, sự tăng trưởng cũng giống như sửa chữa các sai hư DNA. Nhiều kết quả nghiên cứu vớt còn cho thấy các gen như Per1, 2 hoạt động như các gen khắc chế khối u. Cũng chính vì vậy các gen này có vai trò không còn sức đặc biệt và sự thay đổi các ren này liên quan đến những loại bệnh dịch cả cả ung thư<4>

4. Sự gián đoạn nhịp sinh học và các loại bệnh

4.1. Các hội chứng chuyển hoá và khủng phì

Sự hội đàm chất và chuyển hóa là chiếc chìa khóa của đời sống của bất kỳ sinh thứ nào, quy trình này cần được tối ưu hóa một cách kết quả khi môi trường đổi khác liên tục giúp sinh vật dụng tồn trên được. Sự cách quãng sinh học tập (do sự xô lệch giữa đồng hồ thời trang nội cỗ và các tín hiệu bên phía ngoài hoặc mất kiểm soát do sự đổi khác của những gen đồng hồ) liên quan đến việc tăng thêm nguy cơ lớn phì, tiểu mặt đường và hội bệnh chuyển hóa.

Gần như toàn bộ các nhiều loại tế bào động vật có vú đều phải có chứa một đồng hồ phân tử theo chức năng, bao gồm mô gan, cơ, và mỡ.

Gan là một trong những cơ quan đưa hóa đặc trưng nhất của cơ thể. Nhịp sinh học bao gồm một vai trò đặc biệt trong quy trình trao đổi chất của gan, vì chưng glucose, axit mật, lipid và cholesterol phần nhiều phải điều chỉnh theo thời gian.

Trong đó, sự thăng bằng glucose và lipid là trong những quy trình chuyển hóa quan trọng đặc biệt của cơ thể và liên quan đến nhiều bệnh thường gặp. Việc bảo trì sự tiêu thụ glucose rất đặc biệt đối với tính năng sinh lý của hầu như các các loại tế bào. Đặc biệt những tế bào não cùng hồng cầu gần như là chỉ sử dụng glucose làm nhiên liệu. Glucagon và insulin, được tổng hợp với phóng ham mê từ các tế bào tụy α với β tụy nhằm mục đích điều hòa các quy trình chuyển hóa vào gan. Sự mất kiểm soát, nhất là insulin, rất có thể dẫn mang lại đái tháo dỡ đường loại 2 và hội chứng kháng insulin. Cạnh bên đó, đồng hồ đeo tay sinh học đóng một vai trò trong bài toán điều hòa lượng lipid trong tiết tương cùng mô, bao gồm triglycerides, cholesterol và các axit phệ tự do. Triglycerides thu được từ bữa ăn, được vận chuyển mang đến gan, nơi chúng được thực hiện hay lưu lại trữ. Trong tiến trình không ăn uống, mô mỡ được ly giải để tạo ra axit phệ tự do, cũng được vận chuyển cho gan. Chế độ ăn bao gồm hàm lượng chất béo rất có thể góp phần dẫn mang lại sự đứt quãng đồng hồ nước sinh học và những gen tinh chỉnh và điều khiển nó, từ bỏ đó gây ra nhiều vụ việc sức khỏe.

Các bộc lộ kích thích ăn là phần đông yếu tố đặc biệt trong sự cân đối năng lượng, nhịp sinh học với hành vi nạp năng lượng uống. Leptin là một trong những hormone tuần hoàn hầu hết được huyết ra bởi những mô màu mỡ trắng, nó mô tả rõ nhịp sinh học, cùng được gọi là “hormone tạo no”. Leptin tác động đến chuyển động sinh lý bằng cách điều chỉnh cảm giác đói và sử dụng tích điện trao thay đổi chất bằng cách gắn kết cùng với thụ thể của nó trong ARC ở vùng bên dưới đồi, vào gan và các cơ quan lại khác. Những nghiên cứu cho thấy thêm sự ngày càng tăng lượng leptin tuần hoàn liên quan ngặt nghèo đến căn bệnh béo phì.<6, 7>

4.2. Những bệnh tim mạch

Điều hòa hệ thống tim mạch một biện pháp tuần hoàn đã có biết tới từ những năm 1960. Những gen cân bằng nhịp sinh học được biểu thị một cách uyển chuyển ở mô tim theo sự biến đổi của thời gian. Hoạt động của tim và huyết áp cũng được tìm phát âm là có sự cân bằng của đồng hồ đeo tay sinh học tập trong cơ thể. Nhiều biểu lộ lâm sàng của bệnh tim mạch mạch cho biết thêm hệ thống tim mạch bị tác động bởi các nhịp sinh học. Các nghiên cứu cho thấy thêm sự cách trở nhịp sinh học tập là trong số những nguyên nhân gây ra các bệnh như nhồi ngày tiết cơ tim, thiếu tiết cơ tim, thốt nhiên quỵ, và thời khắc hay xảy ra các bệnh này là vào số đông giờ đầu tiên trong ngày rộng là các thời gian khác.<4>

4.3. UNG THƯ

Như sẽ nói, những gen điều hòa nhịp sinh học tập còn tham gia vào điều khiển và tinh chỉnh các quá trình đặc biệt quan trọng khác vào tế bào như thỏa mãn nhu cầu với các sai hư DNA, điều hòa quy trình tế bào. Với ngày càng có nhiều chứng cứ khoa học cho thấy thêm sự cách trở của nhịp sinh học vì mất điều hòa các gen đồng hồ thời trang sinh học liên quan đến các dạng ung thư khác biệt ở người. Sự cách trở của nhịp sinh học làm cho tăng quá trình phát triển, di căn của khối u, với việc hồi phục nhịp sinh học bao gồm khả năng nâng cấp việc tiên lượng ung thư.

Sau đây là một số công dụng nghiên cứu cho biết sự tương quan giữa các gen điều hòa nhịp sinh học với ung thư nghỉ ngơi người:

Per1/2 được coi như như những gen ức chế khối u, bài toán giảm biểu lộ của gene Per1 và Per2 được ghi thừa nhận ở một vài khối u vú. Sự methyl hóa (gắn đội methyl) vào vùng promoter( vùng khởi đầu sự phiên mã của DNA thành RNA) của gene Per1 và Cry1 có thể dẫn mang lại sự sinh tồn của các tế bào ung thư vú thông qua việc không hoạt động bộc lộ những ren này cùng làm cách trở nhịp sinh học của tế bào. Sự giảm biểu lộ gen Per2 làm tăng protein β-catenin cùng cyclin D, dẫn đến sự tăng thêm tế bào ung thư ruột già cùng sự ra đời polyp đường tiêu hóa và đại tràng.<5, 8>

Sự bất hoạt gen Bmal1 trải qua sự methyl hóa quá mức vùng promoter, phá vỡ đồng hồ sinh học của tế bào, dẫn đến mất nhịp sinh học của các gen mục tiêu như c -mic, catalase cùng p300, đóng góp thêm phần vào sự cách tân và phát triển ung thư tiết ác tính, ung thư bạch huyết không Hodgkin với bệnh bạch huyết cầu lympho cấp tính. Sự giảm biểu lộ các ren Per1,2, 3, CRY1-2, CK1e cùng TIM được tìm thấy nghỉ ngơi những người mắc bệnh bị bệnh bạch huyết cầu tủy mãn tính.<5>

Sự rối loạn của các gen cân bằng nhịp sinh học tập là trong những cơ chế cơ phiên bản thúc đẩy quá trình u trung biểu mô (Mesothelioma). Sự thể hiện của những gen chi phí ung thư (proto-oncogene) c-myc cũng tuân theo nhịp sinh học, tương tự như với gen Per1 trong chiếc tế bào thần kinh (neuroblastoma). Tỷ lệ biểu lộ của Per1 và Per2 làm việc tế bào u thần kinh đệm (glioma) thấp hơn các so với những tế bào không ác tính. Các nghiên cứu và phân tích khác còn cho biết thêm Per1 với Per2 có liên quan đến việc ngăn ngừa sự ngày càng tăng các tế bào ung thư con đường tụy.<5>

Sự đứt quãng nhịp sinh học làm cho tăng sinh ung thư gan, ung thư phổi do rối loạn sự biểu thị các gene như Per2, Bmal1 và có thể tham gia vào quá trình khởi phát, di căn khối u.<5, 9>

Sự giảm bộc lộ của các gen Cry1 và Bmal1 có liên quan đến ung thư biểu mô phòng trứng. Sự phá vỡ đồng hồ đeo tay sinh học, vị methyl hóa promoter ở gene Per1, Per2 hoặc Cry1 có tương quan đến sự phát triển ung thư nội mạc tử cung.<5>

Sự tăng biểu lộ của protein TIM được ghi nhận thấy ở nhiều bệnh nhân ung thư trực tràng.<5>

Ung thư con đường tiền liệt là các loại ung thư phổ biến ở nam, sự cách trở nhịp sinh học rất có thể là một yếu hèn tố nguy hại mới trong vấn đề tạo khối u con đường tiền liệt lân cận một số yếu tố nguy cơ khác của các loại ung thư này là tuổi già, chi phí sử gia đình và chủng tộc.<5>

Nhiều phân tích cũng cho biết việc sút melatonin vào ban đêm do tiếp xúc với ánh sáng có liên quan đến một vài loại ung thư như ung thư vú, ung thư dạ dày với cả ung thư đường tiền liệt. <4, 5>

TỔNG KẾT

Các ren nhịp sinh học có tác dụng điều chỉnh sự thể hiện của những gen không giống theo nhịp tuần hoàn, và dẫn mang đến dao động mỗi ngày của các protein. Do đó,phá đổ vỡ sự uyển chuyển này sẽ ảnh hưởng tới thể hiện các gen, protein, dẫn cho mất điều hành và kiểm soát tế bào cùng hâụ quả là các loại bệnh gian nguy như đái đường, tim mạch, bụ bẫm và đặc trưng là có thể gây ung thư. Sát bên đó, nhiều nghiên cứu cho thấy thêm hiệu quả sử dụng nhiều một số loại thuốc, những liệu pháp điều trị căn bệnh có liên hệ mật thiết mang đến nhịp sinh học tập của cơ thể.

Cuộc sống hiện đại đương đầu vơí nhiều nguy cơ làm cách biệt nhịp điệu sinh học như tiếp xúc ánh sáng vào ban đêm, ảnh hưởng của sóng điện từ, và một số trong những các biến đổi đổi bên trong như các chuyển đổi di truyền, ngoại di truyền của các gen điều hòa đồng hồ thời trang sinh học.

Chính vày vậy để tự bảo vệ cơ thể các bạn một biện pháp khỏe mạnh, mỗi người nên giữ lại một lối sống lành mạnh và gồm giờ giấc.

Chịu nhiệm vụ nội dung: ThS Trịnh Vạn Ngữ

Cố vấn khoa học:

– TS.Nguyễn Hồng Vũ, Viện nghiên cứu City of Hope, California, Hoa Kỳ

– TS.Nguyễn Ngọc Hoàn, Đại học Ajou, Hàn Quốc.

Xem thêm: Xem Tử Vi Tuổi Dần 1998 Năm 2021 Nữ Mạng 1998, Xem Bói Tử Vi Tuổi Dần 1998 Năm 2021 Tân Sửu

Tài liệu tham khảo

Cassone, V.M., et al., Melatonin, the pineal gland, và circadian rhythms. J Biol Rhythms, 1993. 8 Suppl: phường S73-81. Jung, C.M., et al., Acute Effects of Bright Light Exposure on Cortisol Levels. Journal of biological rhythms, 2010. 25(3): p 208-216. Busselberg, D., Disruption of circadian rhythm increases the risk of cancer, metabolic syndrome and cardiovascular disease. Journal of Local và Global Health Science, 2013. Savvidis, C. & M. Koutsilieris, Circadian Rhythm Disruption in Cancer Biology. Molecular Medicine, 2012. 18(1): p 1249-1260. Ferrell, J.M. Và J.Y.L. Chiang, Circadian rhythms in liver metabolism và disease. Acta Pharmaceutica Sinica. B, 2015. 5(2): p 113-122. Tahara, Y. & S. Shibata, Circadian rhythms of liver physiology & disease: experimental and clinical evidence. Nat Rev Gastroenterol Hepatol, 2016. 13(4): p 217-226. Blakeman, V., et al., Circadian clocks và breast cancer. Breast Cancer Research : BCR, 2016. 18(1): p 89. Papagiannakopoulos, T., et al., Circadian Rhythm Disruption Promotes Lung Tumorigenesis. Cell Metab, 2016. 24(2): p. 324-31.