Vuorokausirytmin toiminta ja säätely selkärankaisilla

Abstract

Eliöille on kehittynyt sisäiseksi kelloksi vuorokausirytmi ajan mittaamista ja ajankulkuun reagoimista varten. Vuorokausirytmistä on eliöille etua, ja jonkinlainen sisäinen kello esiintyy jossain muodossa kaikilla aitotumallisilla ja osalla esitumallisista. Vuorokausirytmi mittaa ajanjaksoa, joka kestää noin vuorokauden. Vuorokausirytmi tahdistaa eliön kudokset ja elintoiminnot toimimaan rytmissä ympäristön vuorokaudenaikojen kanssa. Vuorokausirytmi toimii ympäristöstä riippumatta, eli se on elimistön sisäinen ominaisuus. Oikeassa tahdissa vuorokaudenaikojen kanssa pysyäkseen vuorokausirytmi vaatii kuitenkin ajastusta eli merkkisignaaleja ympäristöstä. Ilman näitä signaaleja rytmi alkaa edistämään tai jätättämään. Tärkein vuorokausirytmiä edistävä signaali on valo. Valon lisäksi tietyt kemialliset aineet, sosiaalinen vuorovaikutus ja fyysinen rasitus voivat ajastaa vuorokausirytmiä. Vuorokausirytmiä säädellään elimistössä hierakisella systeemillä, jonka ylimpänä keskuksena selkärankaisilla on aivojen hypotalamuksessa sijaitseva suprakiasmaattinen tumake. Valosignaalin ympäristöstä vastaanottavat verkkokalvolla tähän tehtävään erikoistuneet solut ja signaali kulkee suprakiasmaattiseen tumakkeeseen retinohypotalamista reittiä pitkin. Vuorokausirytmi syntyy suprakiasmaattisen tumakkeen soluissa tiettyjen geenien rytmisellä ilmentämisellä ja proteiinien pitoisuuksien muutoksilla. Tärkeimpiä vuorokausirytmiin vaikuttavia geenejä ovat clock ja bmal1. Gamma-aminovoihapolla on lisäksi suuri vaikutus vuorokausirytmin synnyssä ja säätelyssä suprakiasmaattisessa tumakkeessa. Häiriöt vuorokausirytmissä voivat olla terveydelle haitallisia, ja ne voivat altistaa ihmisen univaikeuksille sekä sairauksille kuten aineenvaihdunnan häiriöille ja masennukselle. Vuorokausirytmin häiriöitä voidaan hoitaa sekä lääke- että valohoidolla.