Если гены, отвечающие за суточный ритм, перестают работать так, как надо, это увеличивает риск возникновения быстрорастущей злокачественной опухоли.

Наша физиология настроена на регулярную смену дня и ночи: так, в течение суток можно заметить колебания гормонального фона (уровень некоторых гормонов – например, гормона роста – увеличивается ночью, у других же – как, например, у глюкокортикоидов – пик наступает перед пробуждением), а если перейти с уровня гормонов и тканей на уровень клеток и генов, то и там мы увидим, как некоторые гены включаются и отключаются в определённое время суток.

Клетка рака лёгких. (Фото Visuals Unlimited / Corbis.)

Управляет этими процессами система биологических часов, которые сообщают генам, клеткам и тканям о том, какое время суток на дворе. Учитывая, сколь много зависит от исправности таких часов, не стоит удивляться, что нарушения в их работе сказываются на нашем здоровье.

А испортить их довольно легко – достаточно ложиться спать в разное время, устраивать себе бессонные ночи перед компьютером, или просто регулярно пересекать несколько часовых поясов. Биологические часы не в силах отключить наше сознание и насильно отправить в сон, поэтому, пока мы бодрствуем, они продолжают поддерживать «дневные» гены, гормоны и т. д. в рабочем состоянии, в результате расписание молекулярно-клеточной активности выбивается из графика, приводя к разнообразным неприятным последствиям.

Нарушенный суточный ритм влияет не только на высшую нервную деятельность, но и, например, на обмен веществ: ложась спать не вовремя или регулярно недосыпая, вы рискуете заработать диабет, проблемы с лишним весом и т.д. Работ на эту тему существует много (так, в прошлом году мы писали о том, почему искусственный свет полнит), однако часто всё ограничивается статистикой, пусть и вполне убедительной, но не описывающей конкретные процессы в клетках.

Исследователям из Массачусетского технологического института в своих экспериментах удалось показать именно то, как работает причинно-следственная связь между нарушениями суточного ритма и вероятностью развития раковой опухоли.

Известно, что у млекопитающих биологические часы всего тела получают информацию о времени суток от специальных клеток в сетчатке глаза, сигнал от которых идёт в особую область мозга, называемую супрахиазмальным ядром. Отсюда «часовая» информация посредством гормонов и других сигнальных молекул разбегается по клеткам тела.

В клетках же её принимает ген Bmal1, регулирующий активность других циркадных генов, в том числе и гена Per2. В течение суток количество белков, кодируемых Bmal1 и Per2, то падает, то поднимается, но, если суточный ритм сна-бодрствования нарушится, то следом нарушится и молекулярная периодичность белков Bmal1 и Per2 – их концентрация будет расти и падать нерегулярно.

Как оказалось, разрегулированная активность Bmal1 и Per2 делает злокачественную опухоль более агрессивной. Талис Папагианнакопулос (Thales Papagiannakopoulos) и его коллеги подвергали мышей систематическому джетлагу, то есть каждые два–три дня держали животных на свету лишние 8 часов. На всякий случай напомним, что мыши активны в сумерках и по ночам, так что световой день для них – это всё равно, что ночь для нас; тем не менее, такое расписание, с время от времени удлиняющейся ночью было эквивалентно тому, как если бы мыши работали в ночную смену, чтобы потом выспаться днём, или же совершали путешествие через несколько часовых поясов.

Животные исходно были предрасположены к одной из разновидностей рака лёгких, в том смысле, что она у них и так с большой вероятностью развивалась, однако, как пишут авторы работы в Cell Metabolism, у мышей с расстроенным суточным ритмом опухоль появлялась ещё быстрее и оказывалась более агрессивной.

В другом эксперименте мышей с обычным 12-часовым чередованием дня и ночи, но при этом у них отключали часовые гены Bmal1 и Per2. Результаты был тот же – рак появлялся и рос быстрее, чем с работающими генами. Причина здесь в том, что Bmal1 и Per2 контролируют работу очень известного гена c-myc, который стимулирует клеточное деление.

Если c-myc активен в клетке постоянно, клетка превращается в злокачественную, и мутации в гене c-myc, которые позволяют ему постоянно быть активным, обнаруживаются как раз у раковых клеток. Bmal1 и Per2 следят за тем, чтобы c-myc работал не всё время, но, если с Bmal1 и Per2 что-то случится, c-myc спровоцирует опухоль. При том в циркадные гены вовсе не обязательно должна попасть мутация – их работу можно нарушить безо всякой мутации, просто расстроив себе распорядок дня.

Конечно, это вовсе не значит, что если вы будете ложиться поздно, а вставать рано, у вас с неизбежностью случится рак – здесь можно говорить только о том, что вероятность заболевания увеличится. Однако злокачественные опухоли возникают по причине множества факторов, и может случиться так, что все остальные факторы уже на месте, и не хватает последней капли, которой как раз и может оказаться нарушенный циркадный ритм.

Исследователи, кстати говоря, проверили, как обстоят дела с Bmal1 и Per2, а равно и других суточных генов, у людей с опухолями лёгких – как и ожидалось, у них активность таких генов была снижена, и чем хуже они работали, тем агрессивней была опухоль. Так что полученные результаты имеют смысл не только для мышей.

Стоит также уточнить, что речь идёт именно о неупорядоченном ходе биологических часов. То есть у тех «сов», чей суточный режим остаётся постоянным, пусть и не таким, как режим «жаворонков», проблем с разрегулированными циркадными генами, вероятно, не случится.

Неприятности, очевидно, ждут тех, у кого день и ночь становятся то короче, то длиннее, а то время от времени меняются местами. Впрочем, надо надеяться, что мы уже достаточно знаем про устройство суточных ритмов, чтобы создать уже какой-нибудь терапевтический метод для их коррекции.