Vuorokausirytmin kokoaa yhteen kaikki syklinen biologisten prosessien kestää noin 24 tuntia.
Vuorokausirytmi on noin 24 tuntia kestävä biologinen rytmi , jolla on vähintään yksi sykli 24 tunnin jaksoissa. Franz Halbergin keksimä termi "vuorokausipäivä" tulee latinankielisestä sirkusta "ympärillä" ja kuolee "päivästä" ja tarkoittaa kirjaimellisesti sykliä, joka kestää "noin päivän".
Uni-vanavedessä rytmi on ratkaiseva tekijä arkea enemmistön eläimiä , mistä selkärangattomat ja ihmisiin . Kasvien näkyvin vuorokausirytmi koskee lehtien ja terälehtien asemaa , jotka suoristuvat tai avautuvat enemmän tai vähemmän vuorokaudesta riippuen. Vuorokausirytmejä voidaan nähdä myös yksisoluisissa organismeissa , kuten homeissa ja syanobakteereissa .
Tarkkaan ottaen vuorokausirytmit ovat endogeenisiä . Niitä tuottavat biologiset kellot , jotka myös luokitellaan vuorokausirakenteiksi. Ne toimivat jopa ilman ulkoista ärsykettä , täysin vakioissa valossa ja lämpötilassa viikkoja tai jopa kuukausia. Tätä jatkuvaa jaksoa kutsutaan vapaajuoksuksi . Vakio-olosuhteissa nämä endogeeniset rytmit mahdollistavat 24 tunnin jaksollisuuden ylläpitämisen, mutta ärsykkeiden aiheuttamat eksogeeniset rytmit kehittyvät biologisesta kellostamme riippumatta eivätkä ole 24 tunnin jakson mukaisia.
Kuvaamaan biologista rytmiä, joka ilmenee vain, kun organismi altistuu vuorottelulle päivä - yö , puhutaan pikemminkin nycthemeral-rytmistä .
Biologisten rytmien virallista tutkimusta kutsutaan kronobiologiaksi .
Vuorokausisyklin jakso voidaan jakaa kolmeen osaan:
Vuorokausirytmi, toisin sanoen 24 tunnin jaksojen vuorottelu, toistaa monia ihmisen biologisia, fysiologisia ja käyttäytymismekanismeja.
Näistä voimme löytää:
Tämä rytmihäiriö tulee sekä ympäristöstä että molemmista aivomekanismeista. Itse asiassa vuorokausirytmit liittyvät maan pyörimisliikkeisiin ja valon vaihteluihin, jotka ovat seurausta päivän / yön vuorotteluista. Jos altistamme ihmiset 10 tunnin ajaksi valolle ja vielä 10 tuntia pimeälle, heidän syklinsä on taipumus sopeutua 20 tunnin kestoon luonnollisen 24 tunnin sijaan. Siksi ympäristöstä löytyy merkkejä, joita kutsutaan " zeitgebereiksi " (saksaksi: mikä antaa ajan) ja joita keho ottaa sopeutumaan vuorokausirytmiin. Kuitenkin, jos eristämme ihmiset valon vaihteluista (tämä on vapaasti virtaavien rytmien kokeellinen menetelmä), havaitsemme, että poistamalla päivä / yö-vuorottelu meillä on suunnilleen sama vuorokausirytmi. Lavie osoitti vuonna 2001, että vapaat jaksot kesti keskimäärin noin 25 tuntia useimmilla ihmisillä. Lisäksi vuorokausirytmiä ei ole syntymästä alkaen, vastasyntyneet nukkuvat yhtä paljon päivällä kuin yöllä. Noin kahdeksan viikon aikana suurin osa heistä alkaa muodostaa vuorokausirytmin puhkeamisen, mikä tukee yleensä ajatusta siitä, että kehossa on sisäinen biologinen kello. Joten, tukemaan näiden kahden tosiasiat, tutkijat olettavat ajatusta siitä, että sisäinen kello säilyttäisi rytmiä toimintojamme, säätämällä viitearvoja / Zeitgeber s tarjoamien ympäristöön.
Kaksi teoriaa vastaa kysymykseen, miksi nukkumme yöllä. Ensimmäinen on toipumisteoria, jonka mukaan unen tarkoituksena on palauttaa sisäinen fysiologinen tasapaino ( homeostaasi ), jota herätystoiminta häiritsee. Toinen selittää, että ihmislajit on ohjelmoitu sisäisellä kellomekanismilla nukkumaan yöllä, mutta uni ei ole välttämätöntä. Wever osoitti itse asiassa jo vuonna 1979, että jos joku pysyy hereillä kauemmin, unen kesto on yleensä lyhyempi. Mikä tukisi ajatusta siitä, että meidät ohjelmoitaisiin 24 tunnin uni-herätysjaksoihin riippumatta siitä, kuinka paljon unta sisältyy. Sisäisen ruumiinlämpötilan muutokset liittyvät läheisesti uni / herätysjaksoihin. Kehomme lämpötila laskee univaiheen aikana ja nousee voimakkaasti herätyksen aikana. Valomerkkien puuttuessa (vapaiden rytmien protokollassa) on huomattava, että ruumiinlämpö ei enää sovi unen tai heräämisen kanssa. Tämä desynkronointi osoittaa meille, että kehossa on enemmän kuin yksi vuorokausikello ja että useat mekanismit ovat vastuussa säännöllisyytemme ylläpitämisestä.
Sisäisen kellon toiminta johtuu suprakiasmaattisten ytimien , hypotalamuksessa sijaitsevien aivorakenteiden osuudesta, joiden sanotaan olevan vuorokausirytmin ohjauskeskus. Ralphin ja hänen kollegoidensa kokeilu vuonna 1990 pystyi todistamaan tämän toiminnan osoittamalla, että suprakiasmaattisten ytimien siirto hamsterilta, joiden vuorokausirytmit olivat epänormaalit 20 tuntia, hamstereilla, joiden normaalit rytmit olivat 25 tuntia, aiheutti 20 tunnin jaksoja siirretyissä hamstereissa. .
Buijs ja Kalsbeeken, vuonna 2001, osoittivat lisäksi, että heidän sähköinen aktiivisuutensa seuraa vuorokausirytmiä sekä metabolista ja biokemiallista aktiivisuutta. Ne ovat myös herkkiä valon vaihtelulle. Silmistä valotiedot kerätään tietyillä fotoreseptoreilla (verkkokalvon reseptorisolut) (poikkeavat kartioista ja sauvoista tai jopa näköstä). Nämä ovat ganglionisoluja, jotka reagoivat ympäristön valotason hitaisiin muutoksiin. Löydetty valopigmentti, joka vastaa näitä spesifisiä valoreseptoreita, on melanopsiini . Nämä ovat hermosoluja, jotka muuttavat valoviestin sähköisiksi viesteiksi ( toimintapotentiaali ) ja jotka välittyvät retino-hypotalamuksen reittejä pitkin ( talamus ). Nämä reitit seuraavat näköhermoa ja poistuvat sitten optisesta chiasmasta saavuttaakseen suprakiasmaattiset ytimet. GABA on välittäjäaine pääasiallinen neuronien suprakiasmaattiseen ytimet, mutta ne myös erittävät neuromodulaattori : Tällä vasopressiinin . Axons Näiden ytimien innervate monilla alueilla: alueet lähelle hypotalamus , alueiden keskiaivojen ja diencephalon . Toimintapotentiaali ei ole välttämätön rytmisyyden ylläpitämiseksi. Itse asiassa, jos estämme toimintapotentiaalit, rytmisyys säilyy. Siksi biologisen kellon mekanismia on etsittävä niiden metabolisissa ja kemiallisissa toiminnoissa. Tiettyjen geenien transkriptio voi todellakin sisältää vuorokausirytmin. MikroRNA saattaa olla merkitystä tässä rytmiä.
On havaittu, että molekyylisykli säätelee näiden geenien ilmentymistä , joita siksi kutsutaan kellogeeneiksi. Nämä geenit tuottavat proteiineja 24 tunnin välein negatiivisen palautemekanismin kautta . Ne tuottavat ilmentymisensä kannalta välttämättömien proteiinien lisäksi proteiineja, jotka osallistuvat omien ilmentymien estoon ja ylläpitävät 24 tunnin sykliä.
Vuorokausirytmiä voivat häiritä:
Biologisilla kelloilla on merkitystä valppaudessa, kehon lämpötilassa, hormonaalisessa säätelyssä, mutta myös immuunijärjestelmässä . Näiden rytmien häiriö voi aiheuttaa ylipainoa ja suoliston tulehdusta. Mekanismiin liittyy luontaisia tyypin 3 lymfoidisoluja ( ILC3 ). Nämä solut, jotka säätelevät lipidien imeytymistä taistelussa infektioita vastaan, osoittautuvat hiirimallin mukaan herkiksi solukellonsa tai vuorokausirytmin häiriöille. Siksi "unihäiriöillä ja / tai muuttuneilla nukkumistottumuksilla voi olla (…) seurauksia terveydelle, mikä johtaa useisiin sairauksiin, joilla on usein immuunikomponentti" .
Vuonna 2017 Jeffrey C. Hall , Michael W. Young ja Michael Rosbash saivat fysiologian tai lääketieteen Nobelin palkinnon " löytöistään vuorokausirytmiä säätelevistä molekyylimekanismeista".