KAN TESTİ İLE BİYOLOJİK SAATİNİZİ ÖĞRENİN
Northwestern üniversitesindeki bilim insanları biyolojik saatimizi sadece iki kan tahliliyle ölçmenin bir yolunu buldular. Ancak bundan önce gelin, biyolojik saatin ne olduğunu anlayalım;
Sirkadiyen ritim nedir?
Sirkadiyen ritimler günlük bir döngüyü takip eden fiziksel, zihinsel ve davranışsal değişikliklerdir. Öncelikle bir organizmanın çevresindeki aydınlığa ve karanlığa tepki verirler. Geceleri uyumak ve gündüz uyanık olmak, ışığa bağlı sirkadiyen ritme bir örnektir. Sirkadiyen ritimler, hayvanlar, bitkiler ve birçok küçük mikrop dahil olmak üzere çoğu canlıda bulunur. Sirkadiyen ritimleri inceleyen bilim dalına kronobiyoloji denir.
Biyolojik saat nedir?
Biyolojik saatler, bir organizmanın doğuştan gelen zamanlama araçlarıdır. Sirkadiyen ritmi üretirler ve onların zamanlamalarını düzenlerler. Vücuttaki hücrelerde etkileşime giren spesifik moleküllerden (proteinler) oluşurlar. Biyolojik saatler hemen hemen her doku ve organda bulunur. Araştırmacılar insanlarda, meyve sineklerinde, farelerde, mantarlarda ve saatin bileşenlerini yapmaktan sorumlu diğer bazı organizmalarda benzer genleri tanımladılar.
Ana saat nedir?
Beyindeki ana saat, biyolojik saatlerin hepsini koordine eder ve onları senkronize eder. İnsanları da içeren omurgalı hayvanlarda ana saat, suprakiazmatik çekirdek veya SCN adı verilen bir yapı oluşturan yaklaşık 20.000 sinir hücresinden (nöronlar) oluşan bir gruptur. SCN, beynin hipotalamus bölgesinde yer alır ve gözlerden doğrudan girdi alır. Bu bölgedeki Clk ve Per2 adlı genler sirkadyen ritmin oluşturulmasından sorumludur (2017 Fizyoloji ve Tıp alanında Nobel ödülü alan çalışma, Karolinska Enstitüsü’nde bu genler üstünde yapılmıştı). Ayrıca Asetilkolin, glutamat ve serotonin gibi başlıca nörotransmitterler bu işleyişe katılır ve bu işleyişin önemli bileşenleridir.
Zeitgeber Nedir?
Suprakiazmatik çekirdekte biyolojik ritmi sıfırlayan uyaranlar zeitgeber olarak adlandırılır. Yeni döngülerin başlaması için ritim sıfırlanmalıdır. Işık en önemli zeitgeberlerden biridir. Endojen saatimiz, düzenli zeitgeberler ile günlük yirmi dört saatimizi senkronize eder. Egzersiz, beslenme düzeni, sıcaklık, iş hayatı, jet lag de zeitgeberlere örnek olarak verilebilir.
Suprakiazmatik Çekirdek Bunları Nasıl Yapıyor?
Suprakiazmatik çekirdek ritmi düzenlerken hipotalamusta kendine üç ana yol belirlemiştir. Bunlar; retinohipotalamik yol, genikulohipotalamik yol ve raphe çekirdeklerinin yollarıdır. Bu yolda suprakiazmatik çekirdeğe iletim sağlanabilmesi için; endokrin nöronlar, hipotalamusun paraventriküler çekirdeğinde bulunan otonom nöronlar, hipotalamusun içindeki ve dışındaki beyin bölgelerine biyolojik sinyalin iletimini sağlayabilen yolaklar eşlik eder.
İkincil Biyolojik Ritim Nedir?
Karaciğer, pankreas, kalp, böbrek, bağırsak ve ciltte de olduğu gibi vücutta birçok yerde ikincil ya da periferik olarak adlandırılan biyolojik ritimler vardır. Bu organlar ışık etkeninden ziyade yemek zamanlaması, ortam sıcaklığı gibi faktörler tarafından tetiklenseler de senkronizasyon suprakiazmatik çekirdek tarafından gerçekleştirilmektedir.
Sirkadiyen ritimler vücut fonksiyonunu ve sağlığı etkiler mi?
Evet. Sirkadiyen ritimler; uyku-uyanıklık döngüsünü(Optik sinirlerden gelen ışık azaldığında kendimizi uykulu hissetmemizi sağlayan Melatonin hormonunun salınımını arttırırlar.), hormon salınımını, yeme alışkanlıklarını ve besinlerin sindirimini, vücut ısısını ve diğer önemli vücut fonksiyonlarını etkileyebilir. Hızlı veya yavaş çalışan biyolojik saatler, bozuk veya anormal sirkadiyen ritimlere yol açabilir. Düzensiz ritimler; uyku bozuklukları, obezite, diyabet, depresyon, bipolar bozukluk ve mevsimsel duygulanım bozukluğu gibi çeşitli kronik sağlık koşullarıyla ilişkilendirilmiştir.
Peki biyolojik saatimizi nasıl hesaplarız?
Sirkadiyen saatler, periyodik biyokimyasal, fizyolojik ve davranışsal süreçlerin geniş bir repertuarını kullanıyor. Hücresel düzeyde, neredeyse her organda sirkadiyen dinamiklerini düzenleyen karmaşık bir biyokimyasal etkileşimler ağı tarafından yönetilirler. Meyve sineği, fare ve insandaki genetik çalışmalar, çekirdek saat genlerinin (Clock, Bmal1, Per1-3 ve Cry1-3 dahil) salınımlı aktivasyonu ve baskılanmasıyla evrimsel olarak korunmuş bir mekanizma ortaya çıkarmıştır. Memelilerde bu sistem, hücresel süreçleri koordine etmek için zamansal bilgi ileterek genomun neredeyse yarısının ekspresyonunu düzenler. Bu yüzlerce ritmik gen; çeşitli zamanlarda birçok organda olan diürnal salınım piklerini sergiler, muhtemelen farklı dokularda güne özgü olan fonksiyonları yansıtır.
Northwestern üniversitesindeki bilim insanları da bu çalışmalara dayanarak “TimeSignature” adlı, gen ekspresyonundan sirkadiyen zamanı saptayabilen algoritmayı geliştirdiler. TimeSignature testi sadece iki kan alımı gerektiriyor ve dış dünyadaki zamana kıyasla araştırmacılara vücudunuzdaki zamanı söyleyebiliyor. Örneğin, dış dünyadaki saat sabah 8 olsa bile vücudunuzdaki saat sabah 6 olabilir. Ayrıca, TimeSignature bu testi sadece 1.5 saat içerisinde yapabiliyor.
Ekip, vücuttaki 20.000 geni inceledi ve farklı zamanlara bağlı güçlü gen sinyalleri gösteren yaklaşık 40 civarında gen olduğunu buldu. Başka bir deyişle, bu 40 genin bir kişinin iç saatine bağlı olarak günün belirli saatlerinde aktifleşme olasılığının daha yüksek olduğu saptandı. Örneğin, bir insanın bedeni saatin sabah 6 olduğunu düşünüyorsa, A genini B den daha fazla ifade eder; saatin sabah 8 olduğunu düşünüyorsa, belki de daha fazla C genini ve biraz da A ve B genlerini ifade edecektir. TimeSignature testi bu kalıpları öğrenir ve vücudun saatinin ne zaman olduğu ile ilgili bir tahminde bulunabilir.
Saat geni programının periferik kan mononükleer hücreleri (PBMC) dahil hemen hemen tüm dokularda mevcut olduğu keşfi, hücreye özerk saatlerin varlığını göstermektedir ve sirkadiyen değerlendirme için alternatif bir yaklaşım sunmaktadır. Bu periferik saatler, pineal hormon olan melatoninin ritmik ekspresyonunu ve adrenalden kortizol sekresyonunu tetiklediği gibi vücut sıcaklığını ve beslenme ritmini de düzenleyen, hipotalamik suprakiazmatik nükleusun(SCN) içindeki nöral pacemaker ile senkronize olmuştur. PBMC’deki gen ekspresyonundaki değişiklikler alışılmış uyuma-uyanma zamanlarıyla ilişkilidir ve PBMC ritimlerinin, sirkadyen uyuma-uyanma değişikliklerini tetikleyen SCN’deki pacemaker tarafından resetlendiği kavramıyla tutarlıdır.
Northwerstern üniversitesi Feinberg Tıp Fakültesi Nöroloji anabilim dalında uyku tıbbı şefi olan eş yazar Dr.Phyllis Zee, “Bu gerçekten kişiselleştirilmiş tıbbın ayrılmaz bir parçası” dedi. “Pek çok ilacın dozaj için en uygun zamanları vardır. Vücudunuzda saatin kaç olduğunu bilmek, en etkili yararı elde etmek için kritik öneme sahiptir. Tansiyon ilacı, kemoterapi veya radyasyon almak için en iyi zaman başkalarından farklı olabilir. “
Bu ve bunun gibi çalışmalar da umarım çözüme kavuşmamış hastalıkların tedavisinde bir umut ışığı olur.
Kaynakça ve ileri okuma için;
