Kronobiyoloji: Vücudumuzdaki Biyolojik Saatler

salvador dali melting clocks

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.

Kronobiyolojinin başlangıcı beynin 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.

Günümüzde tek bir saat modelinden ziyade insan vücudunda çok sayıda biyolojik saatin varlığı 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.

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 nerdeyse her biyolojik olayımız belirli bir döngü içinde düzenleniyor. Ufak değişikliklerin sonuçları göze çarpmayabilir ama büyük değişikliklerin sonuçları da büyük oluyor.

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 ekspresyonlarının bazıları tamamen bozulurken, bazılarının ise etkinleşme zamanı değişiyor. Sirkadyen ritminin değişmesiyle artık bu ritimde olmayan genler ekspres 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.

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 diğer sistemleri bozabiliriz.

Yazan: Ali 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. S.N. Archer et al. “Mistimed sleep disrupts circadian regulation of the human transcriptome,”PNAS, 2014

http://norobilim.com/wp-content/plugins/sociofluid/images/google_48.png http://norobilim.com/wp-content/plugins/sociofluid/images/facebook_48.png http://norobilim.com/wp-content/plugins/sociofluid/images/twitter_48.png

Comments are closed.

 

Please log in to vote

You need to log in to vote. If you already had an account, you may log in here

Alternatively, if you do not have an account yet you can create one here.