Sisäinen kello
Sirkadiaaninen rytmi on rytmi, joka toistuu noin 24 tunnin välein. Kasveilla ja eläimillä on nämä sisäänrakennetut syklit, joiden ansiosta ne kukkivat oikeaan aikaan, nukkuvat oikeaan aikaan jne. Sana "sirkadiaaninen" tulee latinankielisistä sanoista circa, "noin", ja diem tai dies, "päivä", joka tarkoittaa "noin päivässä". Biologisten aikarytmien, kuten vuorokausi-, vuorovesi-, viikko-, kausi- ja vuosirytmien, tutkimusta kutsutaan kronobiologiaksi.
Sirkadiaaninen rytmi on "sisäänrakennettu" niin, että ilman ympäristöstä tulevia aikasignaaleja se pysyy ajan tasalla noin 24 tunnin jaksoissa. Kun kasvit ja eläimet pidetään täydellisessä pimeydessä, ne jatkavat käyttäytymistään sisäänrakennetun jakson mukaan, joka on noin 24 tuntia. Rytmiin vaikuttavat ja ne asettuvat uudelleen myös aikasignaalit, kuten päivänvalo sekä päivän ja yön pituus. On tärkeää, että rytmi palautetaan säännöllisesti luonnollisen valo-/pimeyssyklin mukaiseksi. Aikuisilla kaikenikäisillä ihmisillä on vuorokausirytmi, joka on keskimäärin 24 tuntia ja 11 minuuttia.
Ihmisten ja muiden eläinten vuorokausirytmi, jota kutsutaan myös "biologiseksi kelloksi" tai "kehon kelloksi", säätelee monia kehon toimintoja, kuten ruokailua, nukkumista, kehon lämpötilaa ja hormonituotantoa.
Ihmisen ja muiden nisäkkäiden ensisijainen kehon kello sijaitsee suprachiasmaattisessa ytimessä (tai ytimissä) (SCN), joka on pari soluryhmää aivojen hypotalamuksessa. SCN:n tuhoutuminen johtaa säännöllisen uni-valverytmin täydelliseen puuttumiseen. SCN saa tietoa valosta silmien kautta ja ohjaa käpyrauhasta vapauttamaan yöllä melatoniinihormonia.
Joillakin ihmisillä on vuorokausirytminunihäiriöitä, jotka aiheuttavat sen, että he nukkuvat aivan liian aikaisin (pitkälle edenneen univaiheen oireyhtymä, ASPS), aivan liian myöhään (viivästyneen univaiheen oireyhtymä, DSPS) tai useina jaksoina päivän ja yön aikana (epäsäännöllinen uni-valverytmi). Pahin vuorokausirytmin unihäiriö näkevillä ihmisillä on ei-24-tuntinen uni-valverytmin häiriö (Non-24); heidän "vuorokausirytminsä" kestää 25 tuntia tai enemmän, joten he nukkuvat ja heräävät yhden tai useamman tunnin myöhemmin joka päivä. Myös sokeilla ihmisillä, jotka eivät näe lainkaan valoa, voi olla Non-24-oireyhtymä, mutta se on vähemmän vakava ja yleensä hoidettavissa.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on vuorokausirytmi?
A: Sirkadiaaninen rytmi on sisäinen sykli, joka toistuu noin 24 tunnin välein ja säätelee monia kehon toimintoja, kuten nukkumista, ruokailua, ruumiinlämpöä ja hormonituotantoa.
K: Mistä sana "vuorokausirytmi" tulee?
V: Sana "circadian" tulee latinankielisistä sanoista circa, joka tarkoittaa "noin", ja diem tai dies, joka tarkoittaa "päivää" - se tarkoittaa siis kirjaimellisesti "noin päivässä".
K: Mitä ovat biologiset aikarytmit?
V: Biologisiin aikarytmeihin kuuluvat päivä-, vuorokausi-, viikko-, kausi- ja vuosirytmit. Useimmat näistä rytmeistä toistuvat kerran päivässä, ja siksi niitä kutsutaan vuorokausirytmeiksi.
K: Miten eläinten kellot toimivat?
V: Eläinten kelloissa on kolme pääkomponenttia: keskeinen biokemiallinen oskillaattori, jonka jakso on noin 24 tuntia ja joka pitää ajan; syöttöreitit tähän keskusoskillaattoriin kellon säätämiseksi; ja lähtöreitit, jotka säätelevät biokemiaa, fysiologiaa ja käyttäytymistä koko organismissa.
Kysymys: Kuka sai Nobelin fysiologian tai lääketieteen palkinnon vuonna 2017 löydöksistään vuorokausirytmiä säätelevistä molekyylimekanismeista?
V: Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash ja Michael W. Young saivat Nobelin fysiologian tai lääketieteen palkinnon vuonna 2017 hedelmäkärpästen (Drosophila) vuorokausirytmiä ohjaavia molekyylimekanismeja koskevista löydöksistään.
K: Mitä vuorokausirytmi säätelee eläimissä?
V: Sirkadiaaniset rytmit säätelevät eläimissä monia ruumiintoimintoja, kuten ruokailua, nukkumista, ruumiinlämpöä ja hormonituotantoa.
K: Miten merieläimet koordinoivat munasolujen hedelmöittymistä ulkoisesti?
V: Tiedetään vain vähän siitä, miten valtamerieläimet koordinoivat munasolujen hedelmöittymistä ulkoisesti, mutta se näyttää tapahtuvan fysiologisen koordinoinnin avulla, jossa käytetään niiden sisäisiä kelloja (vuorokausirytmiä).
