Publicat la: 
3/10/2017

Nobel pentru medicina 2017: mecanismul si genetica ceasului biologic. De ce este important?

Cu o precizie deosebita, ceasul nostru biologic intern ne adapteaza fiziologia la fazele diferite ale zilei. Reglementeaza functiile critice cum ar fi comportamentul alimentar, eliberarea de hormoni, somnul, temperatura corpului, metabolismul si tensiunea arteriala. Cercetarea a fost semnificativa pentru ca a identificat mecanismul care guverneaza ceasul din interiorul unei celule, declara Comitetul Nobel


Cercetatorii Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash si Michael W. Young au castigat premiul Nobel pentru Medicina pe 2017.

Evolutie si adaptare

O trasatura esentiala a vietii pe Pamant este capacitatea de adaptare la mediul inconjurator. Diferitele locuri geografice au medii diferite, iar organismele se adapteaza la conditiile care predomina pentru a creste sansele de supravietuire. Cu toate acestea, in orice loc, schimbari profunde ale luminii si temperaturii mediului apar zilnic ca o consecinta a rotatiei Pamantului pe axa sa.

Pentru a se adapta la astfel de schimbari, majoritatea organismelor au dezvoltat un ceas biologic intern care anticipeaza ciclurile zi / noapte si le ajuta sa-si optimizeze fiziologia si comportamentul. Acest ritm zilnic generat pe plan intern este cunoscut ca circadian, de la cuvintele latine circa insemnand in jur si dies zi.

Ritmurile circadiane sunt vechi si conservate pe tot parcursul evolutiei. Ele exista in forme de viata de la cianobacterii unicelulare la toate organismele multicelulare, inclusiv fungi, plante, insecte, rozatoare si oameni.

Elementele de baza ale unui sistem circadian constau intr-un generator sau oscilator de ritm autonom de 24 de ore, mecanisme de reglare sau de antrenare care leaga oscilatorul intern de stimuli externi (numiti zeitgeberi, de exemplu temporizatori), cum ar fi lumina si mecanismele de iesire pentru a permite planificarea in timp util a proceselor fiziologice.

Importanta descoperirii

Sir Paul Nurse, directorul Institutului Francis Crick, care a luat premiul Nobel in 2001 pentru cercetarea asupra ciclului celular, vorbeste despre importanta descoperirii.

Cercetatorii au folosit mustele de fructe pentru a identifica genele care, atunci cand au suferit schimbari, au modificat ritmul circadian. Cu ajutorul genetici, ei au identificat biochimic componentele facute de acele gene, ARN-ul si proteinele, pentru a intelege mecanismele care mentin acel ceas celular care da nastere ritmului circadian.

Exista si un al doilea motiv. Suntem din ce in ce mai constienti de faptul ca exista implicatii ale ceasului biologic asupra bolilor. Odata cu epoca tehnologica moderna, deoarece suntem capabili sa calatorim in zone orare diferite ne deranjam ritmul nostru circadian. Putem trai in regimuri de lumina-intuneric, care nu au nimic de-a face cu ritmul circadian. Acest lucru duce la situatii precum jet lag, care sunt deranjante si pot, la randul lor, sa aiba consecinte asupra organismului pe care nu le intelegem in totalitate.

Exista unele dovezi ca tratamentul bolii poate fi influentat si de ritmurile circadiene. Oamenii au raportat ca momentul cand esti supus unei interventii chirurgicala sau cand iei un medicament poate influenta efectiv lucrurile. Inca nu este clar, dar vor exista aproape sigur si unele implicatii pentru tratamentul bolilor.

Biologia circadiana si sanatatea umana

Cronobiologia are un impact asupra multor aspecte ale fiziologiei noastre. De exemplu, ceasurile circadiene ajuta la reglarea tiparelor de somn, comportamentului alimentar, eliberarii hormonilor, tensiunii arteriale si temperaturii corporale.

Ceasurile moleculare joaca, de asemenea, roluri critice la nivel local in multe tesuturi. Ablatia genelor ceasului biologic la modelele animale determina producerea aritmica a hormonilor, cum ar fi corticosteronul si insulina (Son et al., 2008).

Genele ceasului biologic exercita, de asemenea, o influenta profunda asupra metabolismului prin controlul gluconeogenezei, sensibilitatii la insulina si oscilatiei sistemice a glucozei din sange (Panda, 2016).

Somnul este vital pentru functionarea normala a creierului si disfunctia circadiana a fost legata de tulburarile de somn, precum si de depresie, tulburarea bipolara, functia cognitiva, formarea memoriei si unele afectiuni neurologice (Gerstner si Yin, 2010).

In cazuri rare, tulburarile de somn se datoreaza mutatiilor genelor ceasului circadian, rezultand cicluri avansate sau intarziate ale somnului (Patke et al., 2017; Toh et al., 2001).

Studiile au aratat ca neadaptarea cronica dintre stilul nostru de viata si ritmul dictat de ceasul nostru circadian endogen poate fi asociata cu un risc crescut pentru diverse boli, inclusiv cancer, boli neurodegenerative, tulburari metabolice si inflamatii. Se depun eforturi pentru a dezvolta abordari in cronobiologie si farmacologie pentru a modifica perioada, faza sau amplitudinea ceasurilor circadiene pentru a imbunatati sanatatea umana (Hirota si Kay, 2015).



Castigatorii de anul acesta probabil ca nu erau in topul listei de pariuri, pentru ca premiul Nobel este greu de prezis. De fapt, in cadrul unei conferinte de presa in care au fost anuntate premiile, un membru al Insitutului Karolinska a spus ca atunci cand l-a informat pe Rosbash ca a primit premiul, raspunsul sau a fost: Glumesti.

Laureatii premiului pentru medicina au inclus nume precum ar fi Alexander Fleming, descoperitorul penicilinei si Karl Landsteiner, a carui identificare a diferitelor grupe de sange a deschis calea pentru efectuarea de transfuzii sigure.

Premiul nu a fost lipsit de controverse, cum ar fi cel din 1948 pentru descoperirea DDT, un produs chimic care a ajutat la lupta impotriva epidemiilor, dar a fost mai tarziu interzis datorita impactului sau daunator asupra mediului.

Alte articoleVezi toate articolele

Cu o precizie deosebita, ceasul nostru biologic intern ne adapteaza fiziologia la fazele diferite ale zilei. Reglementeaza functiile critice cum ar fi comportamentul alimentar, eliberarea de hormoni...
prof. Luc Montagnier Cei doi francezi care au descoperit virusul HIV in 1983 au fost recompensati cu un Nobel pentru medicina in 2008. Am avut sansa unui interviu cu fiecare dintre cei doi. Primul...