Kasların İçindeki Biyolojik Saatler Metabolik İşleyişi Etkiliyor

Kasların İçindeki Biyolojik Saatler Metabolik İşleyişi Etkiliyor

İnsan vücudu içinde birden fazla biyolojik saat olduğu önceden biliniyordu. Biyolojik saatler organlarda farklı şekillerde çalışıyorlar. Sirkadyen ritminin düzenlenmesi özellikle organların çalışması ve vücudun dengesinin korunması açısından büyük önem taşır. Bilim insanları kas dokusunda, kasların gün içindeki metabolik işleyişini ve enerji verimliliğini kontrol eden sirkadyen saatleri keşfetti.

Farelerde yapılan çalışmalar sonucunda kasların her saatte aynı şekilde çalışmadığı ortaya çıktı. Örneğin sabah saatlerinde ve gece saatlerinde kasların oksijen kullanma miktarları aynı değil. Kas hücreleri farelerin gün içindeki uyanık kaldığı saatlerde geceye göre daha etkili bir şekilde çalışıyor.

Her Hücrede Biyolojik Saatler Var

Kas hücreleri de dahil olmak üzere vücuttaki tüm hücrelerin belirli bir biyolojik saati var. Bu sistem hücrelerin çevreye nasıl uyum sağlayacağını ve 24 saatlik faaliyetini düzenliyor. Oksijenli solunum hücrelerde aralıksız gerçekleşir ve bu durum vücudun biyolojik saatler ile iç içedir. Vücudun sirkadyen ritmi hormonların üretim ve salınım saatlerini düzenlediği için doğrudan enerji metabolizmasını da düzenliyor. Bir hücrenin enerji ihtiyacı ve kullandığı enerji miktarı uyku, uyanıklılık durumuna göre değiştiği için hücrelerin biyolojik saati tarafından kontrol ediliyor.

Araştırma ekibinin lideri Dr. Joseph Bass konuyla ilgili şunları söylüyor: “Oksijen ve vücudun iç saati enerji üretmek için kasların içinde bir araya gelmiş dans ediyor. Günün saati de bu dansın ne kadar iyi senkronize bir şekilde gerçekleştiğini belirliyor. Sporculara ne zamanlar çalışmaları gerektiğini söyleyemeyiz ama gelecekte belki kasların çalışmasını en iyi hale getirmek için bu bilgilerden yararlanabiliriz.”

Dr. Joseph Bass Amerika’da Northwestern Üniversitesi Tıp Fakültesi’nde çalışıyor ve endokrin, moleküler tıp gibi birçok birimin başında bulunuyor. Bass ayrıca Northwestern Üniversitesi Kapsamlı Kanser Merkezi’nin de bir üyesi. Araştırma ekibi yaptıkları bu çalışmayı 20 Ekim 2016’da prestijli bir dergi olan Cell Metabolism dergisinde yayınladılar.

Byolojik Saatler Oksijen Kullanımını Ayarlıyor

Sirkadyen ritimler ve enerji metabolizması arasındaki bağlantıyı açıklayan bu araştırma sadece kas hücreleri için değil tüm hücreler için büyük anlam taşıyor. Tüm hücreler oksijen tükettiği için oksijen metabolizmasının sirkadyen ritminden nasıl etkilendiğinin çözümlenmesi tüm hücrelerin işlevlerinin açıklanmasını sağlayacaktır. Oksijen eksikliğinin kalp krizi ve kanserde kilit rol oynadığı düşünülürse oksijenli solunumun diğer metabolik işlevlerle olan bağlantısı aydınlandıkça kanser gibi hastalıklar da daha iyi tedavi edilebilecektir.

Araştırmacılar fareleri günün farklı saatlerinde koşturdular. Bununla birlikte kas hücrelerinin içindeki sirkadyen ritmini düzenleyen genler mutasyona uğratıldı. Bilim insanları koşu sonrasında farelerin egzersizden etkilenen kas dokuları ve genlerini inceledi. Bu şekilde kas dokusu üzerinde sirkadyen saatinin düzenlenmesinin etkilerini belirlediler ve oksijen miktarı düştüğünde yağ ve şekerin kaslar tarafından nasıl tüketildiğini incelediler.

Ritim Bozulduğunda Bazı Anormallikler Görülüyor

Bass, kaslardaki iç saati manipüle ettiklerinde kas işleyişinde bazı anormallikler gözlemlediklerini belirtiyor. Bu bilgilerden yola çıkarak kas hücrelerinin içindeki biyolojik saatlerin enerji kullanımı konusunda ne kadar önemli olduğunu araştırmaya başladılar. Gece uyanık kalan farelerin kas metabolizması incelendiğinde gece egzersizlerinde kasların daha iyi çalıştığı ve egzersize yardımcı olacak genlerin daha aktif çalıştığı görüldü. Aynı genler insanlarda da bulunduğu için uyanık kaldığımız gündüz saatlerinde yapılan egzersizin kas metabolizması için daha iyi olduğunu söyleyebiliriz.

Kas hücrelerinin içindeki biyolojik saatler HIF adlı proteinler ile etkileşime geçerek metabolizmayı düzenliyor ve oksijen miktarı çok azaldığında kasların aynı şekilde yüksek enerji üretmesine yardımcı oluyor.

Vücuttaki hücreler insan ister koşuyor olsun ister uyusun sürekli enerji üretmek için oksijen tüketir. Tempolu egzersiz yapmaya başladığımızda daha hızlı oksijen tüketir ve daha fazla enerji harcarız. Kanımızdaki oksijen seviyesinin çok düşmesi HIF proteinlerini tetikler ve kasların daha fazla şeker tüketmesine (ve laktik asit artmasına) neden olur.

Biyolojik Saatler Durduğunda Şeker Tüketimi Artmıyor

Kaslardaki iç saatler ile ilişkili genlerin susturulması egzersiz esnasında laktik asit üretimi ve şeker tüketimi kapasitesinin artmasını engeller. Bu bilgilerden yola çıkarak egzersiz performansının günün belirli saatlerinde daha yüksek olduğunu söyleyebiliriz. Normalde egzersiz başlangıcında kasların oksijen tüketimi hızlanırken gece saatlerinde biyolojik saatin etkisi yüzünden enerji üretimi artamaz.

İlerleyen zamanlarda hücrelerin oksijen metabolizmasını manipüle edebilecek yeni yollar bulabiliriz. Gelecekte bu biyolojik saati düzenleyerek hücrelerin metabolik davranışlarını ve oksijen tüketimini değiştirebilecek veya sıfırlayabilecek yeni yöntemler geliştirebiliriz.

Mekanizmayı Düzenleyebilirsek Hastalıkları Tedavi Edebiliriz

Kas metabolizmasını istediğimiz şekilde düzenlemenin yöntemlerini keşfedersek şeker hastalığındaki glikoz metabolizmasına da müdahale edebiliriz. Şeker hastalığı kasların glikoz tüketmesindeki yetersizliği ile karakterize edilir ve bunun sonucunda kan şekeri seviyesi kontrol edilemez hale gelir.Hastalık boyutunda bakıldığında kas hücrelerindeki biyolojik saatin güçlendirilmesi aşırı glikozun kontrol edilmesi ve şeker hastalığının tedavi edilmesinin önünü açabilir.

Hazırlayan: Ali Çağlayan Taybaş

Kaynak

https://www.sciencedaily.com/releases/2016/10/161020144129.htm

Bilgi paylaştıkça çoğalır 🙂 Arkadaşlarınla paylaşmak ister misin?
0

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.

Bilgi paylaşıldıkça çoğalır :)