Το σύστημα του κιρκαδικού ρυθμού επιτρέπει στον οργανισμό μας να προετοιμάζεται για τις περιοδικές αλλαγές του γεωφυσικού χρόνου και να προσαρμόζεται σε αυτές. Σχεδόν όλα τα κύτταρα του οργανισμού φέρουν ένα μοριακό ρολόι που ρυθμίζει και συγχρονίζει τις μεταβολικές λειτουργίες του κατά τον 24ωρο κύκλο και την εναλλαγή ημέρας-νύχτας.
Σήμερα, όλο και περισσότερα δεδομένα δείχνουν ότι οι διαταραχές του κιρκαδικού ρυθμού που εμφανίζονται ως αποτέλεσμα της εργασίας σε βάρδιες ή των αλλαγών της ώρας, επηρεάζουν σημαντικά τον κίνδυνο εμφάνισης αρκετών μεταβολικών νοσημάτων, μεταξύ των οποίων και ο διαβήτης τύπου 2. Οι παραπάνω διαταραχές φαίνεται ότι παρεμβαίνουν στη φυσιολογική λειτουργία των κυττάρων στα παγκρεατικά νησίδια τα οποία εκκρίνουν την ινσουλίνη και τη γλυκαγόνη, δύο ορμόνες που ρυθμίζουν τα επίπεδα της γλυκόζης στο αίμα.
Συγκρίνοντας τα κύτταρα του παγκρέατος διαβητικών ασθενών με αυτά υγιών εθελοντών, μία ομάδα επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο της Γενεύης στην Ελβετία, κατάφερε να δείξει για πρώτη φορά, ότι τα κύτταρα των παγκρεατικών νησιδίων στους διαβητικούς ασθενείς έχουν διαταραχές στον κιρκαδικό τους ρυθμό. Παράλληλα διαπιστώθηκαν και παθολογικές μεταβολές στην έκκριση των ορμονών από τα κύτταρα αυτά.
Ακολούθως, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν στα κύτταρα ένα μόριο, το Nobiletin, το οποίο μπορεί να επαναφέρει το βιολογικό ρολόι. Όπως διαπίστωσαν, η προσέγγιση αυτή κατάφερε να επαναφέρει μερικώς τη φυσιολογική λειτουργία των παγκρεατικών νησιδίων.
Τα αποτελέσματα της έρευνας δημοσιεύτηκαν στο επιστημονικό περιοδικό Proceedings of the National Academy of Sciences και προσφέρουν μία νέα επαναστατική προσέγγιση για την αντιμετώπιση του διαβήτη.
Δύο χρόνια πριν, μία ερευνητική ομάδα με επικεφαλής την Charna Dibner, από το ίδιο πανεπιστήμιο, έδειξε ότι στα ποντίκια, η διαταραχή του κιρκαδικού ρυθμού στα παγκρεατικά κύτταρα περιόρισε την έκκριση ινσουλίνης και γλυκαγόνης, οδηγώντας έτσι σε εμφάνιση διαβήτη. Τι συμβαίνει όμως στον άνθρωπο; «Γνωρίζαμε ήδη ότι η τεχνητή διαταραχή του κιρκαδικού ρυθμού στα παγκρεατικά κύτταρα in vitro, περιορίζει την έκκριση των παραπάνω ορμονών», είπε ο Volodymyr Petrenko, ένας επιστήμονας από το εργαστήριο της Dibner. Το επόμενο βήμα, σύμφωνα με τον ίδιο, ήταν να διαπιστώσουν αν στους ασθενείς με διαβήτη τύπου 2 έχει επηρεαστεί ο κιρκαδικός ρυθμός στα παγκρεατικά κύτταρα.
Χρησιμοποιώντας μία νέα τεχνολογία που επιτρέπει την λεπτομερή παρακολούθηση της δραστηριότητας του βιολογικού ρολογιού στα κύτταρα σε πραγματικό χρόνο, οι επιστήμονες συνέκριναν τη συμπεριφορά των παγκρεατικών κυττάρων από ασθενείς με διαβήτη τύπου 2 με αντίστοιχα κύτταρα από υγιείς εθελοντές. «Τα αποτελέσματα είναι αδιαμφισβήτητα», είπε η Dibner. Ο κιρκαδικός ρυθμός στα κύτταρα των παγκρεατικών νησιδίων έχει διαταραχθεί, ενώ τα κύτταρα αυτά έχουν και μειωμένη ικανότητα συγχρονισμού. «Ως αποτέλεσμα, διαταράσσεται ο ρυθμός παραγωγής των ορμονών. Επιπλέον, οι διαταραχές αναφορικά με την έκκριση της ινσουλίνης και της γλυκαγόνης που παρατηρήσαμε στους ασθενείς με διαβήτη τύπου 2 ήταν αντίστοιχες με αυτές που παρατηρούμε σε φυσιολογικά παγκρεατικά κύτταρα με τεχνητές διαταραχές του κιρκαδικού ρυθμού».
Ο Ρόλος του Κιρκαδικού Ρυθμού
Ο κιρκαδικός ρυθμός αντιπροσωπεύει τον καθημερινό κύκλο που ρυθμίζει τις διάφορες κυτταρικές λειτουργίες. Υπάρχουν αρκετά αλληλοεξαρτώμενα επίπεδα συγχρονισμού για τα κύτταρα αυτά, με το σημαντικότερο να είναι το ηλιακό φως, το οποίο ρυθμίζει το κεντρικό βιολογικό ρολόι που βρίσκεται στον υποθάλαμο του εγκεφάλου. Όπως και ο μαέστρος σε μία ορχήστρα, το κεντρικό αυτό βιολογικό ρολόι του υποθαλάμου συγχρονίζει το βιολογικό ρολόι στα περισσότερα όργανα και κύτταρα. Επομένως, το βιολογικό ρολόι του κάθε κυττάρου ρυθμίζεται εν μέρει κεντρικά, ωστόσο επιτελεί διαφορετικές λειτουργίες, ανάλογα με το όργανο στο οποίο βρίσκεται.
«Τα κύτταρα του παγκρέατος επηρεάζονται και από άλλους παράγοντες όπως η διάρκεια της νηστείας και η ποσότητα των τροφίμων, καθώς και τα επίπεδα των ορμονών», είπε η Dibner. «Ο συγχρονισμός σε όλα τα επίπεδα ρύθμισης επιτρέπει επομένως να επιτελούνται φυσιολογικά όλες οι μεταβολικές λειτουργίες. Η απορρύθμιση του βιολογικού ρολογιού στα παγκρεατικά νησίδια οδηγεί σε έκπτωση της λειτουργίας τους με αποτέλεσμα να μην μπορούν να ανιχνεύσουν εξίσου αποτελεσματικά τα σήματα από την κατανάλωση τροφίμων. Πράγματι, γνωρίζουμε ότι αν καταναλώσουμε το ίδιο τρόφιμο το βράδυ και όχι το πρωί, η πιθανότητα να πάρουμε κιλά αυξάνεται, καθώς η απόκριση του μεταβολισμού είναι περιοσιμένη αυτή την ώρα».
Επαναφορά του Ρυθμού
Για το 2ο μέρος της έρευνάς τους, οι επιστήμονες χορήγησαν το φάρμακο Nobiletin, ένα μικρό μόριο που ρυθμίζει το βιολογικό ρολόι. «Ασκώντας τη δράση του σε ένα από τα κύρια τμήματα του κιρκαδικού ρυθμού, το φάρμακο αυτό επαναφέρει τη λειτουργία του στο φυσιολογικό», είπε ο Volodymyr Petrenko. «Μόλις το βιολογικό ρολόι διορθώθηκε, παρατηρήσαμε βελτίωση στην έκκριση της ινσουλίνης».
«Αυτή είναι η πρώτη έρευνα που δείχνει ότι η επιδιόρθωση του κιρκαδικού ρυθμού μπορεί να βελτιώσει την έκκριση ορμονών από τα παγκρεατικά νησίδια», είπε η Dibner. «Στο μέλλον θα εξετάσουμε το μηχανισμό αυτό in vivo, ξεκινώντας από τα πειραματόζωα. Τα τελευταία χρόνια παρατηρούμε αύξηση στα ποσοστά των μεταβολικών νοσημάτων η οποία εμφανίστηκε παράλληλα με τις διαταραχές του κιρκαδικού ρυθμού είτε από την εργασία σε βάρδιες είτε από την έλλειψη ύπνου. Με την επαναφορά του βιολογικού ρολογιού μέσω διατροφής, άσκησης ή φαρμάκων, θα μπορέσουμε πιθανώς να προσφέρουμε μία λύση στη σύγχρονη επιδημία των μεταβολικών νόσων», κατέληξε.
Φωτογραφία: Arjan Richter