مکانیزم جدید تنظیم ریتم بیولوژیک روزانه: روشی جدید برای درمان اختلالات خواب، دیابت و سرطان

دانشمندان انستیتو تحقیقاتی scripps برای اولین بار مکانیزم جدید کنترل کنندۀ ریتم24 ساعتۀ شبانه روزی (circadian rhythm) را یافتند( ساعت اصلی کنترل کنندۀ سیکل فیزیولوژیکی طبیعی 24 ساعتۀ بدن).

یافته های این تحقیق روش جدیدی را برای درمان بی خوابی و ناراحتیهای ناشی از پرواز (jet lag)، کم خوابی و ناراحتیهای کار شیفتی و اختلالات خواب ایجاد می کند.  همچنین برای درمان عواقب برخی از اختلالات ریتم بیولوژیکی نظیر دیابت، چاقی و انواع سرطان بکار خواهد رفت.

نتایج این تحقیق در شمارۀ 12 ماه Nov مجلۀ Journal of Biological Chemistry به چاپ رسیده است.

پرفسور Tom Burris از بخش درمانهای مولکولی موسسۀ تحقیقاتی Florida Scripps  می گوید: عملکرد رسپتورهای هسته ای REV-ERBα, RORα در تنظیم بیان ژن BMAL1 که برای هر جنبه از فیزیولوژی انسان واقعاً حیاتی است و هستۀ مرکزی ساعت بیولوژیکی محسوب می شود، بخوبی شناخته شده است .  BMAL1 بصورت یک هترودیمر اجباری هم با Clock و هم با NPAS2 فعالیت می کند، بنابراین مشخص نیست که چگونه REV-ERBα, RORα این کمپلکس را کنترل می کنند.

در این تحقیق دانشمندان نشان دادند که هر دو آنها ) Clock و (NPAS2هدف های تنظیمی محسوب می شوند. دانشمندان توانسته اند ارتباط بین این رسپتورها و ژنهای هدفشان را بخوبی درک کنند. همچنین آنها احتمالاً خواهند توانست هستۀ اصلی ساعت بدن را تنظیم کنند، بخصوص زمانیکه بوسیلۀ لیگاندهای مصنوعی این دو رسپتور هسته ای را هدف قرار دهیم. ریتم بیولوژیکی در بین موجودات مختلف از مگس سرکه تا انسان حفاظت شده است.

در پستانداران ، این ریتم بیولوژیکی به سیگنالهای نوری پاسخ می دهد و بوسیلۀ ساعت اصلی درمغز کنترل می شود. ساعت بیولوژیک خارج از مغز (محیطی ) تقریباً نیمه خودکار است و به سیگنالهای مغزی و به سایر موارد از جمله مواد غذایی پاسخ می دهد.

پرفسور برویس می گوید: اختلالات مربوط به عملکرد ریتم بیولوژیکی می تواند شدید بوده و حتی منجر به مرگ گردد. وقتیکه با ریتم بیولوژیکی روبرو هستیم مشکل اصلی خواب خواهد بود. در افرادی که بصورت شیفتی کار می کنند یا افرادی که در مشاغل حیاتی نظیر نیروی انتظامی فعالیت می کنند، آتش نشانان و پزشکان اختلالات خواب مشکل اصلی است. پروفسور برویس می گوید: اگر ریتم بیولوژیکی دچار اختلال شود، فرد مستعد اختلالات متابولیکی نظیر دیابت ، چاقی و حتی سرطان سینه می شود، زیرا ساعت مرکزی با چرخۀ سلولی ارتباط نزدیکی دارد و اگر ساعت مرکزی بدنتان دچار انحراف و خطا شود، چرخۀ سلولی نیز دچار انحراف و مشکل می گردد.

نقش رسپتورهای هسته ای

رستپورهای هسته ای پروتئین هایی هستند که قادر به شناسایی و کنترل هورمونها و سایر مولکولها می باشند، به عنوان نمونه، آنها می توانند متابولیسم یک موجود زنده را از طریق فعالسازی بیان ژن کنترل نمایند.

در این تحقیق مشخص گردید  که انحراف در بیان رسپتورهای هسته ای REV-ERBα, RORα نه تنها BMAL1 را بلکه NPAS2 را نیز می تواند تحت تأثیر قرار دهد. NPAS2 پروتئینی است که یکی از اجزاء ساعت بیولوژیکی می باشد. در حقیقت ، NPAS2 هدف هر دو رسپتورهای هسته ای است. یک مکانیزم خاص تعیین کنندۀ میزان تأثیر هر یک از رسپتورها در حفظ عملکرد صحیح ساعت بیولوژیکی می باشد.

بر اساس اطلاعات بدست آمده BMAL1 و NPAS2 در ساعت بیولوژیکی با هم فعالیت می کنند، بنظر می رسد رسپتورهای هسته ای (REV-ERBα, RORα) نمی تواند تنها یکی از این دو را تنظیم کنند. پرفسور Burris می گوید: مطالعات ما برای اولین بار نشان داد که NPAS2 مانند BMAL1 هدف مستقیم رسپتورهای  RORα و REV-ERBα است. این کشف سبب شد که این کمپلکس، هدف خوبی برای راه های درمانی باشد.

تولید رسپتورهای REV-ERBα, RORα به دنبال یک طرح 24 ساعته در دو فاز مخالف منجر به بیان صحیح طرح 24 ساعتۀ BMAL1 و NPAS2 می شود. پرفسور برویس می گوید: ما فکر می کنیم رقابتی بین دو رسپتور برای اتصال به پروموتور این ژنها وجود دارد که می تواند یا بوسیلۀ RORα یا با REV-ERBα فعال شود.

رسپتورهای هسته ای اهداف مناسبی برای داروها هستند زیرا این رسپتورها مستقیماً به DNA در هسته وصل می شوند و ژنهایی را ازطریق اتصال با لیگاندهای خاص فعال می کنند. لیگاندها مولکولهایی هستند که بروی رفتار رسپتورها تأثیر می گذارند. ازاین جمله می توان به هورمونهای جنسی ، ویتامین D,A و کورتیکواستروئیدها اشاره کرد. این مولکولها پاسخ بدن به استرس را تنظیم می کنند. رسپتورها هسته ای در بسیاری ازسرطانها از جمله سرطان پروستات ، سینه و کولون یا سایر بیماریها از جمله دیابت نوع 2، آترواسکلروز و سندرم متابولیک نقش دارند.

جنبۀ پر اهمیت رسپتورهای هسته ای عملی بودن کار بروی آنها است. دانشمندان می توانند از طریق طراحی مولکولهای کوچکی که نقش دارو دارند بروی این رسپتورها تأثیر گذاشته و مسیر عملکرد آنها را تغییر دهند. پروفسور بوریس می گوید: ما تاکنون چندین لیگاند مصنوعی جدید را شناسایی کرده ایم که می توانند نظیر داروعمل کرده وبروی هر دو این رسپتورهای هسته ای تأثیر گذارند.

منبع: www.sciencedaily.com