Биологические ритмы человека
Структура циркадианного ритма
Периодичные сигналы из внешней среды
Устройства
ввода
(подстраивают ос- циллятор под изме- нения во внешней среде)
Циркадианный |
Устройства |
осциллятор |
вывода |
Ритмичные изменения внутренних параметров
(уровень гормонов , температура тела и проч.)
Основные характеристики циркадианного осциллятора человека
•локализован в супрахиазмальном ядре гипоталамуса
•основан на периодической транскрипции особых генов
•продукты этих генов сами являются факторами транскрипции
•благодаря отрицательным обратным связям уровень экспрессии генов претерпевает периодические колебания
•период колебания экспрессии равен 23-25 часам
Белки циркадианного осциллятора
У человека 8 белков задействовано в генерации циркадианного ритма : PERIOD 1,2 и 3, CRYPTOCHROME 1 и 2 , а также CLOCK , TIMELESS и Bmal-1.
Молекула Bmal
Q-домен (связывает конститутивные факторы транскрипции)
PAS B -домен
служит для гетеродимеризации
PAS A -домен
bHLH-домен (связывает ДНК)
Молекулярный механизм циркадианного осциллятора |
|||
( по L.P.Shaerman , S.Sriram и др.) |
|
||
+ |
|
Bmal |
|
фосфорилирование |
cry |
Ядро |
|
|
|
||
|
|
|
|
PERIOD |
per1 |
|
с в е т |
|
+ |
Bmal |
|
CRYPTOCHROME |
per2 |
||
|
per3 |
|
CLOCK |
|
|
|
|
|
ccg |
|
|
- |
|
|
|
|
Механизм подстройки осциллятора |
|||||||
глутамат |
NMDA |
|
|
Фосфорилировa- |
||||
. . . |
2+ |
ние CREB |
||||||
|
||||||||
|
Ca in |
|
|
|
|
|||
|
|
повышается |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
р |
||
|
|
|
|
|
д |
|
||
|
|
|
|
я |
|
|
||
|
|
|
|
В |
|
|
|
|
|
|
|
Активация |
|
|
|
|
|
|
C-Fos |
C-fos |
транскрипции |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Активация |
|
Фосфорилированный |
|||||
|
транскрипции |
|
CREB |
|
|
|
||
|
Per |
|
Перезапуск ритма |
|
|
|
||
Подстройка циркадианного осциллятора
•подстройка возможна лишь на уровне транскрипции генов Per
•глутамат активирует экспрессию Per
•серотонин подавляет экспрессию Per
схя
|
|
|
|
|
т |
+ |
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
м |
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
у |
|
|
|
|
|
л |
|
|
|
|
|
|
г |
|
|
|
|
|
|
От сетчатки
От таламуса
|
|
Y |
|
P |
|
|
N |
|
|
? |
|
- |
с |
|
е |
||
р |
||
|
|
о |
|
|
т |
|
|
о |
|
|
н |
|
|
и |
|
|
н |
От ядер шва
Интенсивность |
Сон/бодрствование |
дыхания |
|
Циркадианные колебания физиологических параметров человека
Температура |
Уровень гормонов |
тела |
в крови ... |
|
…и многое другое |
Суточные колебания уровня некоторых гормонов
Утро день ночь утро день ночь утро
Тиреотропин- рилизинг- фактор
Тиреотропный
гормон
Тиреоидные
гормоны
- синтез гормона |
|
- секреция гормона , максимум в крови |
Циркадианная регуляция синтеза мелатонина эпифизом
(по Nicholas S.Foulkes , Jimo Borjigin и др. с изменениями .)