Co to jest jądro suprachiasmatyczne?

Jądro suprachiasmatyczne (SCN) to para podwzgórza o wielkości główki od szpilki, część mózgu umiejscowiona nad chazmem wzrokowym, regionem, w którym krzyżują się nerwy wzrokowe. Kontroluje rytm dobowy, rytmiczne powtarzanie niektórych zjawisk o tej samej porze każdego dnia. Znany również jako zegar biologiczny, zawiera około 20 000 neuronów, które generują sygnały neuronalne i hormonalne, które regulują różne funkcje organizmu w około 24-godzinnym cyklu. Niektóre sygnały generowane przez neurony jądra suprachiasmatycznego obejmują kwas gamma-aminomasłowy, wazopresynę, wazoaktywny peptyd jelitowy i somatostatynę. Różne funkcje ciała zsynchronizowane z generowanymi sygnałami to cykl snu i czuwania, temperatura ciała, zmiany ciśnienia krwi, produkcja moczu i wydzielanie hormonów.

Rytmy okołodobowe mogą być porywane przez cykl światła i ciemności otoczenia. Gdy światło docierające ze środowiska dociera do oczu, wyspecjalizowane światłoczułe komórki siatkówki zwane fotoreceptorami przekształcają światło w sygnały elektryczne, a następnie przekazują je do mózgu. Sygnały, które przemieszczają się wzdłuż układu siatkówki i podwzgórza, powodują porywanie. Porwanie polega na przesunięciu fazy aktywności suprachiasmatycznego jądra, tak że synchronizuje się ono z cyklem światła i ciemności środowiska o tej samej częstotliwości. Podczas subiektywnego dnia w porywaniu pośredniczy cykliczny monofosforan adenozyny i peptyd aktywujący cyklazę adenylową, podczas gdy w subiektywnym wieczorem pośredniczy cykliczny monofosforan guanozyny i acetylocholina.

Oprócz środowiskowych sygnałów świetlnych na jądro suprachiasmatyczne ma wpływ melatonina. Melatonina jest hormonem syntetyzowanym z neuroprzekaźnika serotoniny przez szyszynkę. Jest zarówno czynnikiem, jak i regulatorem jądra suprachiasmatycznego. Jego synteza jest okołodobowa, w której jest hamowana przez światło i stymulowana przez ciemność. Gdy jego poziom wzrasta w ciemnościach otoczenia, melatonina wysyła do mózgu informację o nadejściu nocy, a porywanie funkcji ciała jest odpowiednio wywoływane.

Zidentyfikowano kilka genów, które regulują rytm dobowy. Są to geny ponadczasowe, kropkowe, cykliczne i cykliczne. Kontrolują ekspresję białka, co prowadzi do złożonego wewnątrzkomórkowego systemu ujemnego sprzężenia zwrotnego. System ujemnego sprzężenia zwrotnego uwzględnia okresowość jądra suprachiasmatycznego.

Zróżnicowanie rytmu przekazywania sygnałów neuronalnych i hormonalnych występuje sezonowo. Może odzwierciedlać wpływ zmian długości, pływów, temperatury i nasłonecznienia światła dziennego. W jet lag zegar biologiczny jest zakłócany z powodu nagłej sztucznej zmiany czasu zegara od podróży do innej strefy czasowej, co powoduje nagłe przesunięcie sygnałów neuronalnych i hormonalnych. Często powrót do normalnego cyklu 24-godzinnego zajmuje kilka dni.