Biyoloji

Biyolojik Saat Uykuyu Nasıl Etkiler?

uyku düzeni

Biyolojik saat uykuyu nasıl etkiler? Kimimiz sabah erken kalkmayı sever, kimimiz gece oturup gündüz öğlene doğru kalkar. Kimimiz deliksiz uyku uyur, kimimiz geceleri uyanır. Kimimiz uykusuzluk problemi çeker, kimimiz fazla uyumaktan şikayetçidir. Bu farklılıkların neden kaynaklanıyor olabileceğini hiç düşündünüz mü?


Hastalıklar üzerinde çalışmak genleri tespit etmeyi kolaylaştırıyor

Uyku davranışı, araştırılıp sonuca varılması zor bir alandır. Çünkü davranışlar karmaşık durumların ürünüdür. Uyku davranışını etkileyen çevresel faktörler olduğu bilinirken bunun genetik kökenleri de olabilir. Davranış genetiği çalışmak hastalık çalışmaktan daha zordur. Her ne kadar genlerin etkisini çevresel faktörlerin etkisinden ayırmak zor olsa da bu alandaki çalışmalar genlerin etkisi hakkında bize bilgi sağlayabiliyor. Doksanların sonunda tespit edilen bir ailesel uyku bozukluğu sendromu olan FASP hastalığının tespitiyle uyku bozukluklarının kalıtsallığı üzerinde araştırmalar yapılabildi.

Biyolojik saat nedir?

Günümüzde uykuyla ilgili çalışmalar genellikle biyolojik saat hakkında yapılıyor. Çünkü içimizde işleyen saatin başta uyku olmak üzere neredeyse bütün fizyolojimiz üzerinde etkili olduğunu biliyoruz. Bu nedenle araştırma yaparken biyolojik saati oluşturan sirkadyan ritim dediğimiz döngüyü sağlayan genlere yöneliyoruz. 

Biyolojik saate dair ilk fikir, yaklaşık 300 yıl önce Fransız gökbilimci De Marian tarafından ortaya atıldı. Bu bilim insanı bazı bitkilerin karanlık ortamda da yapraklarını 24 saatlik bir döngü içinde açıp kapadığını fark etmişti. 

SCN hasar gördüğünde günlük biyolojik aktivite bozulmuş

Ancak bu konudaki bilgimiz yakın döneme kadar çok sınırlıydı. 1972’de sıçanlar üzerinde yapılan çalışmalarla beyinde SCN bölgesinin biyolojik ritimde önemli olduğu tespit edilebildi. Sıçanların beyinlerinin farklı bölümlerine hasar verildiğinde hipotalamusta bulunan SCN dediğimiz iki küçük bölgenin günlük aktiviteyi etkilediği gözlemlenmiş. Bu bölgenin biyolojik ritimle ilgili olduğu sonucuna varılmış. Gözün arka tarafına denk gelen bölgede bulunan SCN’nin, gözden gelen ışık ve karanlık sinyallerini alarak vücudu gündüz ve gece temposuna ayak uydurmasını sağladığı gösterilmiş. Bu bölge; sonrasında beyne ve vücuda hormon salınımı, vücut sıcaklığının düzenlenmesi ve iştah gibi kontrol sinyalleri gönderiyor. 

Hipotalamusta bulunan SCN bölgesi ışık sinyallerine göre ritmi füzenler

Ana saat ve diğer dokulardaki çevresel saatler

Başlarda kontrolün yalnızca SCN ile sağlandığı düşünüldüyse de sonrasında ortaya çıktı ki vücudumuzda binlerce hatta milyonlarca saat bulunuyor. Hatta çalışmalara göre memeli genlerinin neredeyse yarısı zamana bağlı olarak değişim gösteriyor. Bu saatler kalp, akciğer, karaciğer gibi vücudumuzdaki dokuların işlevini kontrol ediyor. SCN, aldığı sinyallerle düzenlenip beyindeki diğer bölgelere ve vücudumuzda bulunan “çevresel saatlere” sinyaller gönderiyor. Sinyallerle hormon salınımını ve ritmini organize ediyor ve bu şekilde fizyolojimizi etkiliyor. SCN ayrıca çevresel dokuların, salgılanan hormonlara olan hassasiyetini de düzenliyor. 

Işığa göre düzenlenen SCN’deki ana saat ve çevresel saatler

Vücudumuzdaki saatler çevresel faktörlerden etkileniyor

SCN’den gelen sinyaller neredeyse tüm dokulara ulaşarak hücresel faaliyetlerin zamanını düzenliyor. SCN’nin ışıkla düzenlendiğini söyledik ancak ışık dışında açlık ve çevre sıcaklığı gibi faktörlerin de saat fonksiyonlarını etkileyebileceği biliniyor. Merkezi saat olan SCN dışında, dokulardaki çevresel saatlerin çok iyi bir organizasyon içinde olması gerekir. Çevreden gelen sinyallerin birleştirilip dönüştürülmesi ve biyolojik ritmin uyumunun sağlanması gerekir. 

Ana saat çevresel saatlerin değişme hızına yetişemiyor

Yiyecek alımı, saatin günlük ritminin sağlanmasında önemli faktörlerden biridir. Biyolojik ritmimiz yiyecek alımından da etkilenerek düzenlenir. Bu nedenle normal düzenimizin tersi bir şekilde farklı bir saatte yemek yersek, bu durum saat düzenlenmesinde değişikliğe sebep oluyor. SCN bölgesi bu değişime ayak uyduramazken çevresel saatler yiyecek alımına göre kendi düzenini değiştiriyor. Bu ise ana saatle çevresel saatler arasında uyumsuzluğa neden olarak başta obezite ve diyabet olmak üzere sağlık sorunlarına kapı açıyor. Bilim insanları, saatimizin ritmine hasar vermemek için gece yemek yenmemesini ve gündüzleri yemek saatinin düzenli olmasını öneriyor.

Biyolojik saat nasıl çalışır?

İçimizdeki saatin hücresel mekanizması oldukça komplekstir. Hala tam olarak ayrıntıları anlaşılamamış olsa da memelilerdeki çalışma mekanizması hakkında fikir sahibiyiz. İçimizde ışığa göre düzenlenen bir geri besleme döngüsü vardır. Gündüzleri CLOCK ve BMAL1 proteinleri Per1/2 ve Cry1/2 genlerinin protein üretmesini tetiklerken üretilen bu proteinler birleşerek hücre çekirdeğine geri döndüğünde, kendisinin üretimini durduruyor. Durdurma sürecinde bozunan protein çiftlerinin yerine başkaları geliyor ve gece boyunca Per1/2 ve Cry1/2 genlerinin protein üretmesini engelliyorlar. Protein çiftleri bozunduğunda ise bu genler açılıyor ve yeniden gündüz proteini diyebileceğimiz ürünleri üretmeye başlıyorlar. Bu olaylar 24 saatlik bir sürede gerçekleşiyor ve bir tam döngü bu sürede gerçekleşiyor. Biyolojik ritmimiz hem ana saat olan SCN’de hem de çevresel dokularda bu şekilde tutuluyor. 

Gündüzleri BMAL1 ve CLOCK’un E-Box’a bağlanmasıyla CRY ve PERİYOD üretimi sağlanırken, biriken CRY ve PERİYOD dimerize olarak hücre çekirdeğine geçer ve  daha fazla kendisinden üretilmesini engeller. CRY ve PERİYOD üretimi baskılanır. Gece boyunca baskılamayı sağlayan proteinler bozunur. Baskılanma bittiğinde aynı döngü tekrar başlar. 

Her doku en uygun vakitte aktif olacak şekilde ritme sahip

Bu ritimlere uygun olarak aktivitesi düzenlenen organlar, farklı saatlerde en uygun şekilde çalışacak şekilde ayarlanmıştır. Örneğin akciğerlerimiz en aktif olduğumuz saatlerde en verimli şekilde çalışarak bağışıklık sisteminin fonksiyonunu arttırır. Çalışmalar, biyolojik saatin döngüsünde rol oynayan PER2 ve CLOCK genlerinin uyku kalitesini etkilediğini gösteriyor. Yine gün içinde yaşadığımız uyuşukluğun da genetik kökenleri olabileceği düşünülüyor. Şizofreni, bipolar bozukluk, Alzheimer, Parkinson ve depresyon gibi hastalıklarla sirkadyan saat genleri arasında da ilişki kurulmuş. Sirkadyan ritimlerle olan ilişkisi, neden Alzheimer ve Parkinson vakalarında öğle-akşam saatlerinde hastanın daha kötüleştiğini de açıklıyor. Uyku kalitesi ve uykusuzluk problemlerinin de kalıtsal özellik gösterebildiği biliniyor. 

Gece kuşu olmanıza sebep olan bir mutasyon Mars’a uyum sağlamanızı kolaylaştırabilir

Saat genleri, yazının başında değindiğimiz gece ve gündüz uykusu tercihinde de etkilidir. Yapılan çalışmalarda sirkadyanla ilişkili Per2/3 genlerinin sabahçılık üzerinde etkili olduğu gösterilmiş. Nisan 2017’de Cell’de yayımlanan bir çalışmada kendisini gece kuşu olarak niteleyenlerin bir kısmında da sirkadyan saatle ilişkili CRY1 geninde mutasyon tespit edilmiş. Bu kişilerin biyolojik ritmi normalden daha uzun. [Bu nedenle bu kişilerin Mars’a gitse mutasyonu taşımayan insanlara göre daha kolay adapte olacağını söyleyebiliriz. 

Bazı kişiler genetik olarak gece kuşu olmaya yatkındır. Ancak yaşadığımız hayat çoğumuzu sabah erken kalkmaya zorluyor. Bilim insanları, biyolojik olarak gece kuşu olacak şekilde yaratılmış bu insanların sabah erken kalkmaya zorlanmasının; gece kuşlarında yaşanan ruh hali bozuklukları, kalp hastalığı ve sindirim bozuklukları gibi sağlık sorunlarının sebebi olduğunu düşünüyor. 

https://www.newscientist.com/article/mg23030690-300-in-sync-how-to-take-control-of-your-many-body-clocks/

 https://www.popsci.com/night-owl-death

Astiz, M., Heyde, I., & Oster, H. (2019). Mechanisms of Communication in the Mammalian Circadian Timing System. International journal of molecular sciences20(2), 343.

Goel, N. (2017). Genetic markers of sleep and sleepiness. Sleep medicine clinics12(3), 289-299.

Shi, G., Wu, D., Ptáček, L. J., & Fu, Y. H. (2017). Human genetics and sleep behavior. Current opinion in neurobiology44, 43-49.


Yorum bırakın

E-posta adresiniz paylaşılmayacaktır..

Bunları da beğenebilirsiniz