Co je to suprachiasmatický jaderný systém?

Suprachiasmatické jádro (SCN) je dvojice špendlíkové struktury hypotalamu, část mozku umístěná nad optickým chiasmem, oblast, kde se kříží optické nervy. Řídí cirkadiánní rytmus, rytmické opakování určitých jevů každý den přibližně ve stejnou dobu. Také známý jako biologické hodiny, obsahuje asi 20 000 neuronů, které generují neuronální a hormonální signály, které regulují různé funkce těla v přibližně 24hodinovém cyklu. Některé signály generované neurony suprachiasmatického jádra zahrnují kyselinu gama-aminomáselnou, vasopresin, vazoaktivní střevní peptid a somatostatin. Různé funkce těla synchronizované s generovanými signály jsou cyklus spánku a bdění, tělesná teplota, změny krevního tlaku, produkce moči a sekrece hormonů.

Cirkadiánní rytmy mohou být strhávány světelným a tmavým cyklem prostředí. Jakmile světlo přicházející z prostředí dosáhne očí, specializované světlocitlivé buňky sítnice známé jako fotoreceptory převádějí světlo na elektrické signály a poté jej přenášejí do mozku. Tyto signály, které se pohybují po retinohypotalamickém traktu, vyvolávají strhávání. Entrainment je posun fáze suprachiasmatické aktivity jádra tak, že se synchronizuje se světelným a tmavým cyklem prostředí stejné frekvence. Během subjektivního dne je strhávání zprostředkováno peptidem aktivujícím cyklický adenosin monofosfát a hypofyzární adenylcykláza, zatímco během subjektivní noci je zprostředkováno cyklickým guanosin monofosfátem a acetylcholinem.

Kromě světelných signálů okolního prostředí je suprachiasmatické jádro ovlivněno melatoninem. Melatonin je hormon syntetizovaný z neurotransmiteru serotoninu v epifýze. Je to agent i regulátor suprachiasmatického jádra. Jeho syntéza je cirkadiánní, kde je inhibována světlem a stimulována temnotou. Jak se jeho hladina zvyšuje během temnoty prostředí, melatonin vysílá do mozku informaci o tom, že dorazila noční doba, a odpovídajícím způsobem se vyvolá strhávání tělesných funkcí.

Bylo identifikováno několik genů, které regulují cirkadiánní rytmus. Jedná se o nadčasové, periody, dclock a cyklové geny. Kontrolují expresi proteinu, což vede ke složitému systému intracelulární negativní zpětné vazby. Systém negativní zpětné vazby odpovídá periodicitě suprachiasmatického jádra.

K sezónním změnám dochází v rytmu neuronální a hormonální signalizace. Může odrážet vliv změny délky, přílivu, teploty a slunečního svitu denního světla. V proudovém zpoždění jsou biologické hodiny přerušeny v důsledku náhlé umělé změny hodinového času z cestování do jiné časové zóny, což má za následek prudký posun neuronálních a hormonálních signálů. Často je třeba několik dní, než se funkce těla vrátí zpět do normálního 24hodinového cyklu.