Цивилизация
Организм человека, так же, как и других живых существ, подчиняется определенным циклическим колебаниям. Эти колебания интенсивности биологических процессов называются суточными или циркадными ритмами. Циркадные ритмы синхронизированы со сменой дня и ночи, организм приспосабливает свою физиологию к суточным изменениям параметров окружающей среды. У человека циркадные ритмы определяют циклы сон-бодрствование и работу всех систем организма: сердечно-сосудистой, пищеварительной, эндокринной и т.д. От времени суток зависит артериальное давление, уровень гормонов в крови и множество других показателей. Биологические часы, по которым работает каждая клетка, управляются из мозга, их центр находится в супрахиазмальном ядре.
Исследование, результаты которого опубликованы в последнем номере журнала Proceedings of the National Academy of Sciences , показало, что у людей, страдающих клинической депрессией, эти часы «сломаны» – на уровне активности генов в клетках мозга. Исследование выполнено специалистами Мичиганского университета, Калифорнийского университета, Стэнфордского университета и нескольких медицинских центров.
Впервые ученые получили данные о суточной генной активности напрямую из мозга человека. Естественно, в мозге живого человека невозможно измерить активность генов, так что анализировали мозг после смерти. Но как можно измерить активность генов там, где никакой активности уже нет? Есть способ узнать, какие гены экспрессировались непосредственно перед самой смертью – для этого в ткани мозга исследуют продукты их работы – РНК, которая синтезируется на матрице ДНК.
Посмотрев, какие РНК находятся в мозге, можно узнать, какие гены были в этот момент активны.
Ученые проанализировали множество данных, собранных из образцов мозга умерших людей, взятых сразу после смерти. Среди них было 55 человек, умерших по разными причинам, но не страдающих нервно-психическими заболеваниями, и 34 человека, которым был поставлен диагноз «клиническая депрессия». В шести зонах их мозга (дорсолатеральная префронтальная кора, передняя цингулярная кора, гиппокамп, амигдала, прилежащее ядро и мозжечок) изучили всю содержащуюся РНК, всего 12 тысяч различных молекул. И для каждого человека составили индивидуальный паттерн генной активности в момент смерти.
У 55 индивидуумов без депрессии паттерн генной активности в клетках мозга очень хорошо коррелирует со временем смерти.
Ученые даже предположили, что этот показатель может быть интересен криминалистам – они смогут точно зафиксировать время смерти по моменту остановки биологических часов.
Но совсем не так было с мозгом депрессивных больных. У них генная активность не соответствовала времени смерти. Циркадные ритмы оказались настолько нарушены, что «дневной» паттерн генной активности мог превратиться в «ночной» и наоборот.
У депрессивных больных гены вели себя так, как будто существовали в другом времени.
«Это действительно было открытием, — говорит Джун Ли, доцент по бионформатике Мичиганского университета, — когда мы осознали, что многие из генов, которые демонстрируют 24-часовой цикл, у людей с депрессией не синхронизированы с суточным циклом. Они как будто жили в другом часовом поясе».
Среди более сотни таких генов были хорошо известные гены циркадных ритмов, но были и другие, которые в контрольной группе демонстрировали четкий 24-часовой цикл, привязанный ко времени суток. Ученые подчеркивают, что их исследование должно точнее отражать реальность, чем предыдущие работы, в которых суточную активность генов оценивали у животных или в клетках кожи человека. Мозг для этой цели, безусловно, важнее. Они собираются продолжать работу и уже начали анализировать следующую группу посмертных образцов мозга, получив также доступ к крови и волосам умерших, а также к истории болезни.
Авторы исследования надеются, что полученную информацию можно будет использовать в практических целях: чтобы предвидеть будущую депрессию, чтобы точнее подобрать индивидуальную терапию для пациента или найти совсем новые средства терапии. Возможно, будут найдены биомаркеры депрессии – вещества, которые можно легко обнаружить в крови.