Intranet Areál web

Fyziologický ústav AV ČR

Špičková věda pro zdraví

Ontogeneze cirkadiánního systému laboratorního potkana


Cirkadiánní hodiny savců se začínají vyvíjet již během embryonálního vývoje v děloze matky. Na svět přicházejí mláďata savců s hodinami, které jsou nastaveny tak, že běží v souladu s matčinými. Dlouhodobě se zaměřujeme na zkoumání kdy a jak se tyto hodiny vyvíjí a nastavují.

Nastavení hodin je komplexní proces, jehož mechanismy se odlišují v různých etapách vývoje. Tyto mechanismy detailně studujeme u laboratorního potkana v jeho prenatálním i postnatálním období vývoje. Sledujeme vývoj celého časového systému, tedy jak centrálních hodin v mozku, tak i hodin v periferních tkáních.

Nastavení embryonálních hodin

V prenatálním období získávají hodiny embrya veškeré synchronizující podněty výhradně z matčina těla.

Melatonin
Hormon vylučovaný v mozku žlázou šišinkou, neboli epifýzou. Je vytvářen pouze v průběhu noci, proto se mu někdy říká „spánkový hormon“. Ráno nebo při nočním osvětlení jeho hladina rychle klesá.

Tyto podněty mají povahu komplexních rytmických signálů, a to jak hormonálních, tak i těch souvisejících s matčiným chováním. Zapojení těchto mechanismů sledujeme u březí samice pomocí manipulace s hladinami jejích hormonů (např. hormonu melatoninu) nebo ovlivněním jejího chování (např. vystavením stálému světlu nebo změnou načasování příjmu potravy).

Synchronizace hodin novorozených mláďat

Po porodu se na seřizování hodin u mláďat podílí kromě mateřských signálů také faktory vnějšího prostředí, které postupně plně nahradí mateřskou synchronizaci. Biologické hodiny mláďat laboratorního potkana jsou během prvních dnů po narození ještě seřizovány mateřskými signály, jako jsou pravidelná péče a krmení. Během následujícího období jsou centrální hodiny u mláďat plně vyvinuté, začínají být seřizovány vnějšími světelnými podmínkami nezávisle na matce, následně seřizují i periferní hodiny a celý systém tak řídí časové uspořádání fyziologických procesů v těle. Chod centrálních i periferních hodin sledujeme pomocí molekulárně biologických metod na úrovni regulace hodinových genů.

Uplatnění poznatků o vývoji časového systému

Časový systém člověka žijícího v moderní společnosti, těhotné ženy nevyjímaje, je často narušován díky změně životního stylu. Poznání mechanismů, které ovlivňují chod časového systému v časných vývojových stádiích, má velký význam pro porozumění souvislostí mezi poruchou vývoje časového systému a rozvojem patologických stavů v dospělosti. Naše poznatky ukazují na význam pravidelné časové organizace doby spánku a příjmu potravy během vývoje. Mohou být proto využity při péči o matky během (rizikového) těhotenství a péči o předčasně narozené děti.

 

Časový systém laboratorního potkana je během svého vývoje nastavován různými mechanismy. Ihned po narození jsou hodiny plně závislé na mateřské signalizaci, postupně však s dospíváním mláděte převládají vlivy vnějšího prostředí a centrální mozkové hodiny přebírají úlohu řízení hodin v ostatních orgánech (upraveno podle Sumová a spol., 2006).