یادداشت
تاثیر ریتم‌های شبانه‌روزی بر چیزی بیش از زمان خواب
زمان آسیب دیدن و ریتم‌های شبانه‌روزی بر ترمیم عضلات تأثیر می‌گذارند.
امتیاز:
به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، ساعت درونی بدن فقط زمان خواب ما را تعیین نمی‌کند - بلکه سرعت بهبودی عضلات ما را نیز مشخص می‌کند. یک مطالعه جدید روی موش‌ها نشان می‌دهد که آسیب‌های عضلانی سریع‌تر در ساعات طبیعی بیداری بدن بهبود می‌یابند. یافته‌های این مطالعه می‌تواند درک ما از پیری و چاقی را بهبود بخشد.
ساعت شبانه‌روزی و ساعت مولکولی
ساعت شبانه‌روزی، مکانیسم درونی زمان‌سنجی بدن، از طریق یک ساعت مولکولی در تقریباً تمام سلول‌های بدن عمل می‌کند (1). این ساعت شامل یک ساعت مرکزی در هسته پیش‌مغزی فوق‌چشمی (suprachiasmatic nucleus) مغز و ساعت‌های محیطی در سراسر بدن است که رفتارهایی مانند خواب و فرآیندهای فیزیولوژیکی از جمله دمای مرکزی بدن، ترشح هورمون‌ها، عملکرد ایمنی و متابولیسم را تحت تأثیر قرار می‌دهد (2، 3). ریتم‌های شبانه‌روزی تضمین می‌کنند که این فعالیت‌ها به طور بهینه با زمان روز هماهنگ شوند تا آمادگی بدنی حداکثری به دست آید. در سطح مولکولی، ساعت به عنوان یک حلقه بازخورد رونویسی-ترجمه عمل می‌کند که از فعال‌کننده‌هایی مانند CLOCK و BMAL1 تشکیل شده است که بیان هزاران ژن، از جمله بازدارنده‌های خودشان (PER1-3 و CRY1-2) را هدایت می‌کنند. پروتئین‌های کمکی می‌توانند نوسان این ساعت را پایدار کنند، از جمله گیرنده‌های هسته‌ای REVERBa/b و RORa/b (1). تحقیقات قبلی از گروه ما (4) و دیگران (5) نشان داده است که کارایی ترمیم عضله تحت تأثیر تغییرات زمان روز قرار می‌گیرد و این امر نشان می‌دهد که ریتم‌های شبانه‌روزی بر بازسازی بافت‌ها تأثیر می‌گذارند. ما همچنین نشان دادیم که حذف خاص Bmal1 از سلول‌های بنیادی عضله باعث اختلال در رشد و تمایز میوبلاست‌ها در شرایط کم‌اکسیژن در آزمایشگاه و مانع از ترمیم عضلات در بدن زنده می‌شود (4). با وجود این یافته‌ها، مکانیزم‌های زیرساختی که توسط ساعت‌های شبانه‌روزی سلول‌های بنیادی ترمیم عضله را تنظیم می‌کنند، هنوز تا حد زیادی ناشناخته است.
درباره مطالعه
ساعت درونی بدن فقط زمان خواب ما را تعیین نمی‌کند - بلکه سرعت بهبودی عضلات ما را نیز تحت تأثیر قرار می‌دهد. یک مطالعه جدید از دانشگاه پزشکی نورث‌وسترن، که امروز در Science Advances منتشر شد، نشان می‌دهد که آسیب‌های عضلانی سریع‌تر در ساعات طبیعی بیداری بدن بهبود می‌یابند. این یافته‌ها می‌تواند برای کارگران شیفتی مفید باشد و همچنین ممکن است در درک تأثیرات پیری و چاقی مفید واقع شود. به گفته نویسنده ارشد این مطالعه، کلارا پیک، استاد بیوشیمی و ژنتیک مولکولی در دانشکده پزشکی دانشگاه نورث‌وسترن، این مطالعه همچنین ممکن است توضیح دهد که چگونه اختلالات مانند جت لگ و تغییرات زمان صرفه‌جویی در نور روز بر ریتم‌های شبانه‌روزی و ترمیم عضلات تأثیر می‌گذارند. پیک می‌گوید: "در هر یک از سلول‌های ما، ژن‌هایی وجود دارند که ساعت مولکولی شبانه‌روزی را تشکیل می‌دهند. این ژن‌های ساعت، مجموعه‌ای از فاکتورهای رونویسی را کد می‌کنند که فرآیندهای مختلف بدن را تنظیم کرده و آنها را با زمان مناسب روز هم‌راستا می‌سازند. چیزهایی مانند رفتار خواب/بیداری، متابولیسم، دمای بدن و هورمون‌ها - همه اینها تحت تأثیر ریتم‌های شبانه‌روزی قرار دارند."
روش انجام مطالعه
تحقیقات قبلی از آزمایشگاه پیک نشان داده بود که موش‌ها زمانی که آسیب عضلانی در ساعات بیداری طبیعی‌شان اتفاق می‌افتد، سریع‌تر بافت‌های عضلانی خود را بازسازی می‌کنند. زمانی که موش‌ها در ساعات خواب معمولی‌شان آسیب می‌دیدند، بهبودی کندتر می‌شد. در مطالعه کنونی، پیک و همکارانش به دنبال درک بهتر نحوه کنترل ترمیم در سلول‌های بنیادی عضله بر اساس ریتم‌های شبانه‌روزی و وابسته به زمان روز بودند. برای این مطالعه، پیک و همکارانش از توالی‌یابی تک‌سلولی برای بررسی عضلات آسیب‌دیده و سالم در موش‌ها در ساعات مختلف روز استفاده کردند. آنها دریافتند که زمان روز بر میزان پاسخ التهابی در سلول‌های بنیادی تأثیر می‌گذارد، که به نوتروفیل‌ها، که سلول‌های ایمنی "اولین پاسخ‌دهنده" در ترمیم عضله هستند، سیگنال می‌دهند.
نتایج کسب شده از مطالعه
پیک گفت: "ما کشف کردیم که سیگنال‌دهی سلول‌ها به یکدیگر درست بعد از آسیب، زمانی که موش‌ها در دوره بیداری آسیب می‌دیدند، بسیار قوی‌تر بود. این یافته هیجان‌انگیز بود و شواهد بیشتری را برای این که تنظیم ریتم شبانه‌روزی ترمیم عضلات تحت تأثیر ارتباط بین سلول‌های بنیادی عضله و سلول‌های ایمنی است، فراهم کرد." دانشمندان دریافتند که ساعت سلول‌های بنیادی عضله همچنین بر تولید NAD+ پس از آسیب تأثیر می‌گذارد. NAD+ یک کوآنزیم است که در تمام سلول‌ها یافت می‌شود و برای تولید انرژی در بدن ضروری است و در صدها فرآیند متابولیکی دخیل است. سپس، با استفاده از یک مدل موش مهندسی ژنتیکی که تولید NAD+ را به‌طور خاص در سلول‌های بنیادی عضله افزایش می‌دهد، تیم پژوهشگران دریافت که NAD+ باعث ایجاد پاسخ‌های التهابی و جذب نوتروفیل‌ها می‌شود و باعث تسریع ترمیم عضله می‌گردد.
اهمیت یافته‌های این مطالعه
این یافته‌ها ممکن است به‌ویژه در درک اختلالات ریتم شبانه‌روزی که در پیری و چاقی مشاهده می‌شود، حائز اهمیت باشد. پیک گفت: "اختلالات شبانه‌روزی که با پیری و بیماری‌های متابولیک مانند چاقی و دیابت مرتبط هستند، همچنین با کاهش توانایی ترمیم عضلات همراه هستند. حالا این پرسش را می‌توانیم مطرح کنیم: آیا این اختلالات شبانه‌روزی به کاهش ظرفیت ترمیم عضلات در این شرایط کمک می‌کنند؟ این اختلالات چگونه با سیستم ایمنی تعامل دارند؟"
روند ادامه کار در آینده
در آینده، پیک و همکارانش امیدوارند که دقیقاً کشف کنند که چگونه NAD+ باعث ایجاد پاسخ‌های ایمنی می‌شود و این پاسخ‌ها در بیماری‌ها چگونه تغییر می‌کنند. پیک گفت: "بسیاری از تحقیقات ریتم شبانه‌روزی بر روی ساعت‌های مولکولی در انواع مختلف سلول‌ها و در غیاب استرس متمرکز است. ما قبلاً فناوری کافی برای بررسی تعاملات سلول-سلول نداشتیم. تلاش برای درک چگونگی تعامل ساعت‌های شبانه‌روزی مختلف در شرایط استرس و ترمیم، یک مرز جدید و هیجان‌انگیز است.
پایان مطلب/.