Co to jest zegar okołodobowy i dlaczego warto badać jego mechanizm?
Zegar biologiczny reguluje funkcjonowanie całego naszego organizmu, określa jak funkcjonujemy o różnych porach dnia i nocy. Najprościej wyjaśnić jest jego działanie na przykładzie podróży. Gdy zmienimy strefę czasową u wiekszości z nas pojawia się tzw. jetlag – problemy ze snem, nudności itd. Jetlag to nic innego, jak właśnie zaburzenie naszego dotychczasowego cyklu dobowego.
Co ciekawe, każdy z nas ma słabszy lub silniejszy zegar biologiczny, dlatego właśnie jedni znoszą jetlag lepiej, a inni gorzej.
A od czego zależy to, jak odczuwamy jetlag i czy możemy w jakiś sposób zminimalizować jego negatywne skutki?
Nie ma dokładnych badań na ten temat, natomiast z pewnością wiadomo, że gorzej zmianę stref czasowych znoszą osoby starsze, a lepiej osoby, które nie mają problemów z zasypianiem, potrafią spać “na zawołanie” – w pociągu, autobusie.
Ale jetlag podróżniczy to nie jedyna jego odmiana. My na co dzień fundujemy sobie tzw. social jetlag, i to co tydzień. Lubimy sobie dłużej pospać w weekend, prawda? Odespać cały tydzień pracy. Ale okazuje się, że takie późniejsze wstawanie wcale naszemu organizmowi nie pomaga, a wręcz przeciwnie – rozregulowujemy w ten sposób nasz rytm dobowy, stąd takie trudności z pobudką z początkiem tygodnia. Nasz zegar zaczyna się po kilku dniach przystosowywać do nowego rytmu, ale trwa to około 3 dni, więc dopiero około środy jesteśmy przestawieni, no a potem znowu mamy weekend…
Trudno nam wstać w poniedziałek, to utrudnia życie. Ale czy to, że raz wstajemy wcześniej, a raz później, ma jakiś głębszy wpływ na nasz organizm?
Niestety tak, a mocnym tego przykładem są pracownicy zmianowi. Bardzo często zapadają na wrzody żołądka, chorują na nadciśnienie i nowotwory. Nie zdajemy sobie z tego sprawy, ale wraz z porą dnia zmienia się w naszym organizmie bardzo wiele: temperatura ciała, ciśnienie krwi, poziom hormonów, inna praca jelit – jeżeli będziemy jedli w nocy, podczas gdy powinniśmy jeść w dzień, to będziemy mieli do czynienia z zaburzeniami trawienia itd. itp. Tego naprawdę jest sporo.
Skąd bierze się to dostosowanie organizmu do pory dnia? Czy możemy go przechytrzyć?
Cykl dobowy to po prostu zrównoważone gospodarowanie energią w naszym organizmie. Nasze ciało zmieniając swoje “zachowanie” w zależności od pory dnia, ogranicza w ten sposób zużycie energii. Na przykład system odpornościowy, który potrzebuje jej bardzo dużo, nie musi działać w nocy, bo “wie”, że wtedy zazwyczaj śpimy – nie spotykamy się z patogenami, nie musi być aktywny, w trakcie nocy przestawia się na regenerację.
I odpowiadając na Twoje pytanie, tak, możemy nasz organizm “przechytrzyć”, gdy zachowamy regularność. Bo pracownicy zmianowi nie zapadają na wszystkie ww. choroby z powodu pracy w nocy, ale z dwóch innych powodów. Pierwszy, z nich, związany właśnie z regularnością, a raczej jej brakiem, to ciągłe zmiany cyklu dobowego. Pracownik raz ma zmianę dzienną, a raz nocną, organizm więc wciąż na nowo musi uczyć się bardzo wielu rzeczy. Kiedy jelita mają mocno pracować, w dzień czy w nocy? Kiedy ma utrzymać wysokie a kiedy niskie ciśnienie? Itd. itp.
Drugi czynnik związany jest z wpływem światła na cykl dobowy – jeżeli pracownik po zmianie nocnej będzie spał w dzień, ale w zaciemnionym pokoju, to jego sen będzie zdrowszy, a jego organizm będzie funkcjonował lepiej. Dlaczego? Bo światło hamuje wydzielanie melatoniny, która jest podstawą dobrego, zdrowego snu.
Czyli w dzięciecym pokoju nie powinno się zostawiać na noc nocnej lampki?
Teoretycznie tak, ale dzieci mają bardzo silny zegar biologiczny, stąd nie jest to dla nich aż takie szkodliwe. Ale im starsza osoba, tym zegar biologiczny działa słabiej, poziom melatoniny jest bardzo mały, około trzynaście razy mniejszy niż u dzieci, stąd na przykład światła uliczne mogą negatywnie wpływać na ich zdrowie. Mój zespół badawczy podejrzewa, i to analizujemy w ramach najnowszego grantu NCN, że u osób starszych zaburzenie pracy zegara okołodobowego spowodowane zanieczyszczeniem światłem powoduje zmiany na poziomie metabolizmu komórek oka, co ostatecznie prowadzi do przyspieszenia zmian neurodegeneracyjnych w mózgu – w tym do rozwoju choroby Parkinsona.
Czy potwierdzasz, że niebieskie światło ma na nas bardziej negatywny wpływ niż np. światło emitowane przez żarówkę?
Nad ranem tego naturalnego, niebieskiego światła jest najwięcej, to ta sama barwa, którą emitują ekrany – komputery, smarfony itd. Stąd właśnie organizm jest bardziej wyczulony na niebieskie światło niż np. na światło ulicznych lamp – niebieski odcień to dla niego znak, że trzeba zahamować produkcję melatoniny, bo za chwilę trzeba będzie się obudzić, przygotować się do działania.
Wasze badania skupiają się na chorobie Parkinsona. Jak mocno rozpowszechniona jest ta choroba? Czym dokładnie jest choroba Parkinsona? Jak wiele osób w Polsce zmaga się z tą chorobą, czy ich liczba rośnie?
Choroba Parkinsona dotyczy głównie osób starszych, a w związku z tym, że społeczeństwo się starzeje, będzie ich coraz więcej. Choć może się zdarzyć, że pojawi się ona już przed czterdziestym rokiem życia, a u osoby z zespołem Downa nawet wcześniej. W chwili obecnej na tę chorobę cierpi w naszym kraju około 200 tysięcy osób.
Na choroby tego typu co Parkinson czy Alzheimer, a więc neurodegeneracyjne wpływ ma bardzo wiele czynników, zarówno środowiskowych jak i genetycznych.
Czy można stwierdzić, co jest przyczyną rozwoju choroby u konkretnej osoby – np. czy są to czynniki środowiskowe czy genetyczne? Tak sobie myślę, że w ten sposób można np. zmienić część nawyków sprzyjających rozwojowi choroby, działać profilaktycznie.
Oczywiście, jeżeli masz mutację genów, to jesteś w stanie to sprawdzić. Co do czynników środowiskowych, to na przykład można wykazać taki wpływ w przypadku osób pracujących w rolnictwie w latach pięćdziesiątych i sześćdziesiątych, kiedy szeroko stosowano pestycyd rotenon. U tych osób wystąpiła w większości choroba Parkinsona. Podejrzenia względem rotenonu sprawdzono na muchach laboratoryjnych i obawy potwierdziły się. Już po 5 dniach styczności z pestycydem rozwinęło się u nich to schorzenie.
Czy wiadomo dlaczego na chorobę Parkinsona zapadają głównie osoby w podeszłym wieku?
Zacznę może od tego, że to, że jakiś gen nam “nie działa”, nie jest widoczne od razu, w momencie jego uszkodzenia, ale ten proces trwa, narasta. Często mijają lata, zanim zobaczymy jego skutki. Tak też jest z chorobą Parkinsona.
W naszym organizmie funkcjonuje zjawisko zwane autofagią – komórka przy pomocy pewnego rodzaju białek, potrafi wykryć i zniszczyć uszkodzone mitochondria. Gorzej, jeżeli nastąpi mutacja tego “obronnego” białka, np. właśnie białka parkin (nazwa nie jest przypadkowa). Wtedy te uszkodzone mitochondria będą się kumulować, stres będzie narastać i w pewnym momencie dojdzie do sytuacji, w której komórka przestanie sobie radzić z takim obciążeniem i obumrze.
Gdy obumrze jedna, to nic się nie stanie, ale gdy będzie to cała populacja, to produkcja dopaminy w organizmie spadnie tak mocno, że objawy choroby Parkinsona staną się widoczne. Ale, tak jak mówiłam, ten proces zajmuje dużo czasu, dlatego najczęściej na schorzenie to zapadają głównie osoby starsze.
Jaki obecnie mamy klimat dla badań podstawowych?
Sytuacja zdecydowanie się pogarsza, większość uczelni bazuje na badaniach podstawowych. A na przykład przy grantach NCN współczynnik sukcesu wynosi 10%, a w poprzednich latach wynosił on 25-30%.
Na naukę w ogóle jest przeznaczanych niewiele środków, a ostatnie lata to np. spadek (a nie zapowiadany wzrost) części PKB przeznaczanego na naukę [rok temu było to 1,24 proc. PKB, w tym roku to 1,11 proc, podczas gdy np. w latach 2010 i 2013 było to 4 proc. wskaźnika, przyp. red. MS].
Po czym to widzisz tak konkretnie, jako naukowiec?
Właśnie we współczynniku sukcesu o którym mówiłam, ale również dofinansowanie, które dostaje uczelnia na badania. Te pieniądze obejmują również tak podstawowe sprawy jak papier do drukarek, rękawiczki jednorazowe itd. te pieniądze są coraz mniejsze i one nie wystarczają na bieżące funkcjonowanie, bez grantów nie moglibyśmy funkcjonować. Do tej sytuacji przyczynia się z pewnością inflacja, np. konieczność przeznaczenia większej części puli, które otrzymują uczelnie na zapłacenie rachunków za prąd.
A jak wygląda sprawa grantów unijnych?
Na szczęście tutaj bez zmian, ale otrzymanie grantu przez zespół w Polsce graniczy z cudem. Tutaj liczą się głównie profesorowie z wieloletnim doświadczeniem, młodsza kadra ma trudniej. Głównym problemem jest ściągnięcie do nas naukowców z innych krajów, budowa międzynarodowego zespołu. Za granicą Polska nie jest postrzegana jako najlepsze miejsce do rozwijania kariery naukowej, stąd te trudności. Powstały programy NCN i NAWA, które umożliwiają takie przyjazdy, ale to kropla w morzu potrzeb.
Nawet w tak prostej sprawie, jak PR uczelni, bardzo odstajemy od innych krajów unijnych, ze stron naszych uczelni nie dowiesz się zbyt wieleo prowadzonych badaniach, nie ma multimediów.
Problemem jest również mały udział, głównie ze względu na brak funduszy, młodych polskich naukowców, przede wszystkim studentów i doktorantów, w międzynarodowych konferencjach. To tam poznaje się ludzi do współpracy, to tam zdobywa się cytowania dla swoich publikacji, to tam buduje się markę uczelni. A niestety bardzo wiele konkursów unijnych dotyczy umiędzynarodowiania współpracy itd. i dlatego odpadamy w przedbiegach. Jeśli dany zespół ma duży grant to może się promować, ale jeśli nie, to z roku na rok ma coraz mniejsze szanse na jego zdobycie.
