X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Английский мыслитель Фрэнснс Бэкон выделил «три основные цели медицины: первая – сохранение здоровья, вторая – лечение болезней, третья – продление жизни»¹. Однако достижения современной науки позволяют ставить перед медициной новую амбициозную цель – медико-биологическую оптимизацию жизнедеятельности. Уже реальностью является генетическое прогнозирование возможных заболеваний ещё не родившегося человека и планирование исходя из этого рационального образа жизни и превентивных медицинских мероприятий. И это только начало. Открываются всё новые гены и вещества-регуляторы важнейших процессов в организме. А то, что известно и предсказуемо уже в потенции может быть управляемо. Одной из областей в работе организма, ещё недавно бывшей большой загадкой для учёных, является саморегулирование суточных биоритмов (далее – циркадных ритмов).

В 2017 году за исследование биохимических оснований этих ритмов была вручена Нобелевская премия по физиологии и медицине².

Американские учёные-лауреаты Премии открыли гены и экспрессируемые ими белки, которые регулируют отдельные элементы циркадных ритмов.

Кроме того, активно изучаются белковые патогены, называемые прионами³, которые также поражают устойчивые биохимические процессы суточного регулирования.

Это даёт основание для разработки в будущем средств фармакологического воздействия на организм человека для целей корректировки сбоев циркадных ритмов различной природы.

Цель исследования: обосновать теоретическую возможность осуществления коррегирования сбоев суточных биоритмов.

Задачи исследования:

Охарактеризовать достижения в части исследования биохимических оснований циркадных ритмов;

Описать известные свойства генов и белков, принимающих участие в регулировке циркадных ритмов;

Описать возможные виды сбоев циркадных ритмов;

Показать возможные направления фармакологического воздействия на сбои циркадных ритмов.

Гипотеза исследования:

Сбои циркадных ритмов в перспективе могут быть подвержены фармакологическому корригированию.

Результаты исследования:

Современная наука показала, что циркадные ритмы в человеческом организме:

Имеют эндогенное основание, то есть регулируются внутренними биохимическими процессами, частично независимыми от состояния (сигналов) внешней среды;

Регулируются на клеточном уровне соответствующими генами и белками. Выделены гены, отвечающие за длительность ритма, его корректировку и самоподдержание в условиях сбоя смены фаз темноты и света;

Составляют от 20 до 28 часов;

Расстройство биохимического механизма циркадных ритмов ведёт к фатальным изменениям в организме. Примером являются прионные болезни: болезнь Крейцфельдта-Якоба, смертельная семейная бессонница.

На сегодняшний день известны следующие биохимические регуляторы циркадного ритма:

Ген Per. Ему соответствует белок «Period» (год открытия 1971), характеризующийся тем, что он:

Главный водитель циркадного биоритма;

Вырабатывается во всех тканях (особенно в глазах и головном мозге);

Накапливается ночью – расходуется днём;

Обладает свойством саморегулирования своей концентрации.

Ген Tim. Ему соответствует белок «Timeless» (год открытия 1994), характеризующийся тем, что он:

Вспомогательный белок по отношению к Period;

Имеет концентрацию, зависящую от уровня освещённости;

Связывается с Period и участвует в его доставке в ядро клетки. Этим обеспечивается выключение процесса выработки этих белков.

Ген Dbt. Ему соответствует белок «Doubletime» (год открытия 1998), характеризующийся тем, что он:

Вспомогательный белок по отношению к двум предыдущим белкам;

Поддерживает постоянство циркадного ритма при сбоях в смене светлой и тёмной фазы в режиме дня

Корректирует концентрацию белка Period:

Разрушает избыток Period;

Тормозит накопление Period.

Существуют следующие виды сбоев циркадных ритмов:

Сбой ритма, вызванной быстрой сменой местоположения, связанной с пересечением нескольких часовых поясов, например, при авиаперелёте. Эффект такого перемещения носит название джет-лаг и имеет следующие клинические проявления: усталость, бессонницу, головную боль, потерю аппетита и другие дискомфортные состояния.

Фатальный сбой ритма, вызванный необратимым нарушением биохимического механизма регулирования. Примерами такого сбоя являются патогенетические последствия прионных болезней Крейцфедта-Якоба и смертельной семейной бессонницы. При этих болезнях нарушается естественная структура внутриклеточных белков, ответственных за поддержание нормальных циркадных ритмов.

Возможными направлениями фармакологического воздействия на организм при сбоях циркадных ритмов могут быть:

При джет-лаге, сопровождающимся удлинением продолжительности дня:

Введение синтетического аналога белка Period при соответствующей ему дозе белка Timeless;

Потенцирование действия белка Period;

Ингибирование выработки и/или биохимической активности белка Doubletime.

При болезнях Крейцфельдта-Якоба и смертельной семейной бессоннице (раскрытие патогенеза – см. «прионные болезни»)⁴:

Блокада первичного инфицирования дендритных клеток;

Блокада распространения прионов по организму (диссеминации);

Блокада инфицирования нейронов на уровне рецепторов;

Воздействие на процессы внутриклеточного транспорта;

Блокирование взаимодействия физиологичных и патогенных прионных конфомеров;

Стабилизация конформации физиологичного прионного белка в исходное состояние;

Расщепление прионных фибрилл;

Повышение чувствительности прионов к расщеплению ферментами;

Блокада нейротоксического действия фрагментов прионов;

Ингибирование процессов генерации свободных радикалов, сопровождающих амилоидоз.

1^ Сорокина Т.С., История медицины: учебник для студ. высш. мед. учеб. заведений / Т.С. Сорокина. – 8-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2008. С. 276 – 277.

2^ Официальный сайт Нобелевского комитета. https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2017/

3^ Пирютко Ю.А., Старинская Ю.А. Прионы и прионные заболевания – вызов современной микробиологии и иммунологии. Режим доступа – https://www.scienceforum.ru/2017/2665/32767

4^ Покровский В.И., Киселёв О.И., Черкасский Б.Л., «Прионы и прионные болезни». М.: Изд-во РАМН, 2004, С. 190.

Код для цитирования: Скопировать