Kronobiyoloji: Vücudumuzdaki Biyolojik Saatler

Kronobiyoloji: Vücudumuzdaki Biyolojik Saatler

Bu sabah işinize tam zamanında gidebildiniz mi? Muhtemelen siz de çoğu kişi gibi sabah kalktığınızda okulunuza, işinize gitmek için bir program yaptınız ve zamanında oraya vardınız. Sizi kaldırdığı için eşinize, annenize hatta alarm saatine bile teşekkür edersiniz. Peki, hiç beyninize teşekkür ettiniz mi?

İnsan beyninin şaşırtıcı derecede hassas bir biyolojik saati vardır. Biyolojik saatlerimizin nasıl çalıştığını ve vücudumuzu nasıl düzenlediğini araştıran bilim dalına kronobiyoloji deniyor. Hepimizde var olan bu saatler zaman akışını sürekli denetler ve günlük hayatımızda birçok işimizi kolaylaştırmak için bizi yönlendirir. Eğer bu saatler çalışmasaydı, saatlerce duşta kalabilir veya çok uzun süre uyuyabilirdik.

Kronobiyoloji beynin hipotalamusunun üst kiyazmatik çekirdek bölgesinin ışıkla olan ilişkisi üzerine yapılan çalışmalarla başlıyor. Sürekli çevreyle etkileşim halinde olduğumuzdan dolayı gün boyunca ışık retinaya çarpıyor ve retina üst kiyazmatik çekirdeğe sürekli ışık ile ilgili bilgiler içeren sinyaller gönderiyor. Bu sinyaller sayesinde üst kiyazmatik çekirdek epifiz ve hipofiz bezine sürekli bilgi veriyor ve böylece vücut sıcaklığı, kan basıncı gibi fizyolojik olayları düzenleyen melatonin ve kortizol gibi hormonlar vücuda salgılanıyor.

İleri Okuma: Beyindeki Saatler

Çok Sayıda Biyolojik Saat Görev Alıyor

Günümüzde tek bir saat modelinden ziyade insan vücudunda çok sayıda biyolojik saat olduğu keşfedildi ve bu saatler her zaman uyum içinde çalışmayabiliyor. Bu uyumsuzluk bir başka deyişle biyolojik saatler arasındaki rekabet başta vücudun aleyhine gibi gözükse de aslında bu sistem vücut ritminin düzenlenmesinde kilit rol oynuyor.

Hepimizin aşina olduğu 24 saatlik sirkadyen ritmi kendi içinde gündüz, gece ve şafak olmak üzere üç ayrı zamana bölünmüştür. Bunların dışında bir günden uzun süren döngüler de mevcuttur. Örneğin, menstrüasyon döngüsü, hayvanların göç ve uyku dönemleri. Tüm canlılar belirli biyolojik döngülerle hayatını sürdürmektedir.

Kronobiyoloji Bütün Vücuda Yayılmış Halde Bulunuyor

Her zaman beyinde var oldukları düşünülen saatler aslında vücudumuzun birçok organında da bulunuyorlar. Karaciğerde, böbreklerde ve pankreasta bulunuyorlar ve bu organlara ait işlevleri yerine getirmede onların ihtiyacı olduğu zamanlamayı sağlamakla yükümlüler. Biyolojik saati düzenleyen genler vücudumuzun her yerinde mevcutlar.

Saat genlerinin vücudun tüm organlarında bulunduğu keşfedildikten sonra şaşırtıcı başka bir gerçek ortaya çıktı. İnsan genomunun üçte biri bu genlerin denetimi altında bulunuyor. Biyolojik saati bozmamızın sonuçları metabolizma açısından hiç iyi olmayabilir. Uykumuzdan içtiğimiz suya kadar neredeyse her biyolojik olayımız belirli bir döngü içinde düzenleniyor. Ufak değişikliklerin sonuçları göze çarpmayabilir ama büyük değişikliklerin sonuçları da büyük oluyor.

Uyku Düzeni Genlerin Çalışmasını Etkiliyor

İngiltere’de Surrey Üniversitesi bilim insanlarının yaptığı çalışmada katılımcılar 28 saatlik bir uyku – uyanıklık döngüsüne tabi tutuldular. Elde edilen bulgularda katılımcıların eskiden etkin olan birçok geninin artık etkin olmadığı gözlendi. Uyku düzeninin değişmesiyle genlerin transkripsiyon döngülerinde de anormallikler meydana gelmişti.

22 kişinin katıldığı araştırmada katılımcılar üç gün boyunca 4’er saatlik ertelemelerle son günün uykusu sabah saatlerine denk gelecek şekilde uyudular. Örneğin, ilk gün gece 11’de uyudularsa ikinci gün sabah 3’te üçüncü gün 7’de uyudular. Düzenli aralıklarla alınan kan örnekleri ve mikrodizi yöntemiyle yapılan RNA analizleri uyku düzeninin RNA’ların üretilme zamanlarının düzenlenmesinde büyük rolü olduğunu ortaya çıkardı.

Gen ifadelerinin bazıları tamamen bozulurken, bazılarının ise etkinleşme zamanı değişiyor. Sirkadyen ritminin değişmesiyle artık bu ritimde olmayan genlerin ifade olma zamanlarını değiştirerek RNA üretmeye devam ettiler. Bazı genlerin ise hem eski ritimde hem de yeni ritimde etkin olduğu gözlendi. Hem gece hem gündüz etkin olan genler sirkadyen ritminin değişmesinden etkilenmemiş gözüküyor.

Kronobiyoloji ile Birlikte Birçok Önemli Enzimin 24 Saatlik Döngüleri Etkileniyor

Hangi genlerin, ritmik ekspresyonlarını kaybettiği incelendiğinde araştırmacılar ribozomal proteinlerin, RNA polimerazı gibi çok sayıda önemli moleküllerin üretilmesinden sorumlu genlerin 24 saatlik döngülerini kaybettiklerini buldular.  Sirkadyen ritminin etkileri genetiğin ötesinde epigenetik sonuçlar da doğuruyor. Kromatin modifikasyonlarından sorumlu asetilaz ve metilaz genlerinin 24 saatlik döngülerinde de bazı hasarlar meydana geldiği görüldü.

Sirkadyen ritmindeki değişikliklerin nasıl böyle büyük değişikliklere sebep olduğu henüz tam olarak bilinmiyor. Ancak şu bir gerçek ki evrimin uyku gelişimini özel bir zamanlamayla yapması tesadüfî bir şey değil. Evrimin bize verdiği şeye karşı dikkatli olmalıyız aksi takdirde vücudumuzdaki kronobiyoloji ve diğer sistemleri bozabiliriz.

Hazırlayan: Çağlayan Taybaş

Kaynaklar
  1. http://www.scientificamerican.com/article/your-brain-has-two-clocks/
  2. http://www.the-scientist.com/?articles.view/articleNo/38916/title/Daytime-Sleep-Alters-Human-Transcriptome/
  3. Circadian Rythms, Methods and Protocols, Ezio Rosato, 2007
  4. N. Archer et al. “Mistimed sleep disrupts circadian regulation of the human transcriptome,”PNAS, 2014

Çağlayan Taybaş

İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Moleküler Biyoloji ve Genetik mezunuyum. Şu an Johnson & Johnson'a bağlı olarak Erenköy Ruh ve Sinir Hastalıkları hastanesinde klinik araştırma koordinatörü olarak çalışıyorum. Ayrıca İstanbul Üniversitesi'nde ekonomi (açık öğretim) okuyorum. Lisans hayatım boyunca laboratuvarın yanında bilim yazarlığı, programlama, ney ve satranç ile uğraştım. Mezun olduktan sonra askere gitmeden önce sinirbilim.org'u kurdum. Şu an iş hayatım çok yoğun olduğu için eskisi gibi yazamıyorum. Yine iyi idare ettiğimizi düşünüyorum. Bana herhangi bir soru sormak isteyen varsa c.taybas@gmail.com'a mail atabilirler.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.