Биологические ритмы человека и животных: Биологические ритмы. Фотопериодизм – онлайн-тренажер для подготовки к ЕНТ, итоговой аттестации и ВОУД

Содержание

Биологические ритмы. Фотопериодизм – онлайн-тренажер для подготовки к ЕНТ, итоговой аттестации и ВОУД

Многие явления в природе имеют явно ритмичный характер: периоды солнечной активности (11-летний цикл), смена времен года (весна, лето, осень, зима), фаз луны, изменение времени суток (день, ночь) и т. д.

Биологические ритмы – периодически повторяющиеся изменения активности процессов жизнедеятельности организмов.

Различают суточные и годовые ритмы активности живых организмов. А для обитателей побережий морей и океанов, где наблюдаются такие явления, как прилив и отлив, характерны приливно-отливные ритмы. Исключение составляют бактерии и вирусы, наличие ритмов у которых пока не доказано.

Большинство биологических процессов также имеют ритмичный характер, связанный или не связанный с внешними ритмами. Например, сезонные и суточные изменения у растений. У животных это годовые, месячные и суточные ритмы, например, период зимней спячки, линька, период сна и бодрствования, более частые ритмы мозга и сердца.

Суточные ритмы – ритмы, которые приспосабливают организмы к смене дня и ночи. Причиной суточных ритмов является вращение Земли вокруг своей оси. Суточные ритмы обнаружены как у многоклеточных, так и у одноклеточных организмов. У растений интенсивный рост, распускание цветков, закрывание и открывание устьиц приурочены к определенному времени суток. Наблюдаются ритмы и в протекании процессов дыхания и фотосинтеза, что проявляется в их усилении или ослаблении. У животных сильно меняется активность в течение суток. По этому признаку различают дневных и ночных животных. Проявляются суточные ритмы в чередовании сна и бодрствования, изменении двигательной активности, частоты пульса, температуры тела.

Годовые ритмы – это ритмы, которые приспосабливают организмы к сезонной смене условий. Причина: движение Земли вокруг Солнца. При годовом движении Земли по орбите вокруг Солнца на нашей планете происходит смена времен года: зимы, весны, лета и осени. В жизни видов периоды роста, размножения, линек, миграций, глубокого покоя закономерно чередуются и повторяются таким образом, что критическое время года организмы встречают в наиболее устойчивом состоянии. Самый же уязвимый процесс – размножение и выращивание молодняка – приходится на самый благоприятный период. На этот же период приходится цветение растений, созревание плодов и семян (вегетационный период). Подобные биологические ритмы обнаружены у всех организмов. Внутренний механизм, позволяющий организму не только чувствовать течение времени, но и измерять его промежутки, называется биологическими часами. Иногда биологические часы могут нарушаться, например, при длительных полетах и пересечении часовых поясов. Хорошо известно, что у летчиков и стюардесс часто нарушается время сна и бодрствования. Наука, изучающая биоритмы, называется хронобиологией. Жизнь на Земле развивалась в условиях регулярной смены дня и ночи и чередования времен года из-за вращения планеты вокруг своей оси. Знание сформировавшихся закономерностей биоритмов имеет большое значение в сельском хозяйстве и в профилактической медицине.

Фотопериодизм. Многим организмам свойственна реакция на суточные ритмы освещения, т. е. на соотношение светлого (длина дня) и темного (длина ночи) периодов суток. Реакция, выражающаяся в изменении процессов роста и развития, называется фотопериодизмом (от греч. фотос – свет и период). В зависимости от длительности освещения растения делятся на растения длинного дня и растения короткого дня. Растения длинного дня растут в основном в умеренных и приполярных широтах. Например, растение дурнишник зацветает только тогда, когда длина светлого времени суток достигает 21 ч. Если длина светлого времени будет меньше 21 ч, то это растение может попасть под заморозки. Южные растения соя, бамбук, хлопчатник, просо, кукуруза, табак являются короткодневными. Они быстрее зацветают в условиях короткого дня. Фотопериодизм присущ не только растениям, но и животным. Так, у птиц и крупных млекопитающих с фотопериодизмом связана сезонная миграция, осенняя и весенняя линьки, переход к зимней спячке и многое другое. Не менее важна фотопериодическая регуляция и для сезонной половой активности животных. Фотопериодизм влияет и на пищевое поведение: под влиянием коротких дней животные умеренных широт начинают искать более калорийную пищу. Фотопериодизм у человека влияет на сезонные эмоциональные состояния, например, всем известен весенний пик эмоциональной активности.

Биоритмы и здоровье. Кошки – совы, а собаки – жаворонки

Предыдущая Следующая

View Larger Image

Организм животного — это удивительно стройная система сложнейших органов, объединенных между собой сотнями функциональных связей. Для того чтобы этот уникальный механизм всегда работал слаженно, необходима четкая программа действий и точный распорядок работы. Роль этой универсальной программы жизнедеятельности в организме выполняют биологические ритмы, которые являются высшим проявлением самоорганизации любой биологической системы.

Биологические ритмы обеспечивают максимально эффективное функционирование всех его органов и наиболее экономное расходование ресурсов, чередование периодов функциональной активности и отдыха органов и систем и полноценное восстановление физиологических резервов организма.

Установлено наличие генетической детерминированности биоритмов в деятельности организма. Эти биоритмические гены определяют, что животным с дневной активностью питание и энергия для сердца нужны примерно в час дня, желчному пузырю – в час ночи, а печени — в три часа ночи, так как в это время наступает пик активности и восприимчивости этих органов. У животных с ночной активностью потребности органов в восстановлении противоположны.

Наиболее зависима от биологического ритма организма эндокринная система. У нее все четко расписано по часам, в какое время какие гормоны начинают выполнять свои функции. Следовательно, для полноценного функционирования и восстановления организма необходимо питательные вещества, витамины и минеральные компоненты вводить в организм с точным учетом активности систем и их потребностей.

Установлено, что витамины и микроэлементы условно можно разделить на «активные» и «созидательные».

«Активные» витамины и микроэлементы необходимы во время активной фазы суточного ритма, когда организм нуждается в выработке энергии, должен противостоять стрессам, инфекциям, поддерживать гомеостаз и иммунную защиту. Это витамины А , В1; В3, В6, железо, медь, магний, марганец, цинк, молибден, селен, йод. Они участвуют в процессах пищеварения, репарации тканей, защищают слизистые оболочки и повышают резистентность организма к заболеваниям, укрепляют иммунную систему, повышают прочность костей и зубов, препятствуют развитию заболеваний кожи, улучшают функции крови. Способствуют улучшению зрения, укрепляют сердечную мышцу и кровеносные сосуды, а также помогают организму перенести стресс.

«Созидательные» витамины работают в организме в состоянии покоя, сна. Их основная задача — помогать клеткам использовать кислород, улучшать кровообращение, снижать холестерин, стимулировать метаболизм, поддерживать очистительную функцию почек, печени, очищать органы пищеварения, кровь, улучшать состояние кожи и шерсти, способствовать образованию в крови гемоглобина и антител, нормализации обмена линолевой кислоты, нормальному синтезу ДНК. Это витамины Д3, Н (биотин), К, В2, В4 , В5 , В9,В12, калий, фосфор, кальций.

Исходя из этого, необходимо разделять дачу витаминно-минеральных комплексов на два периода – утро и вечер и в каждое время суток набор витаминов и минералов должен быть различным. Да еще нужно учитывать то, что витамины и минералы могут находиться между собой в довольно сложных взаимоотношениях – они могут быть антагонистами или синергистами.

Антагонистические компоненты конкурируют между собой за одни и те же рецепторы и транспортные системы и попросту мешают друг другу, в результате чего все вместе усваиваются с большими потерями – только 30%. Компоненты синергические наоборот помогают друг другу и усваиваются полностью и только их желательно объединять в одной таблетке.

Кошка в природе – совершенный мясоед с четким суточным ритмом. Она охотится в сумерки и утром, а днем в основном спит. Биоритмические особенности организма у кошек «ночные».

Биоритм собаки ориентирован на дневную активность. Их прародители волки в природе охотятся днем, живут стаей с определенным социальным устройством (что требует определенного уровня интеллекта и противостояние стрессовым ситуациям). Поэтому ночные (созидательные) витамины для собак являются дневными для кошек.

Давая нашим питомцам витаминные комплексы «все в одном» три раза в день, мы нарушаем тем самым важнейшие законы природы. Поэтому, несмотря на наши заботы и усилия, у домашних животных довольно часто наблюдается хронический дефицит витаминов, микроэлементов и других биологически активных веществ пищи, которые необходимы для процессов синтеза энергии и строительных материалов в клетках. А это в свою очередь приводит к нарушению биологических ритмов организма, разбалансированности работы гипоталамо-гипофизарной системы и стойким эндокринным нарушениям.

Учитывая все вышесказанное, ООО «Веда» предлагает свою новую разработку — витаминно-минеральный комплекс «БИОРИТМ». В одной упаковке находятся два промаркированных комплекса — для приема в первой половине дня (голубой) и во второй (розовый). Это серьезный витаминный комплекс для реального улучшения здоровья собак и кошек, он не рассчитывается по весу, а дается одна таблетка утром и одна вечером.

Для крупных собак (свыше 30 кг) в состав таблетки вводится гидролизат коллагена,
для собак средних пород (до 30 кг) – природный иммуномодулирующий комплекс БиоМОС,
для собак мелких пород (до 10 кг) – альбумин. Это позволяет корректировать различный образ жизни и физиологические потребности собак разных пород.
Комплекс для кошек и котят содержит таурин. Количество таблеток в упаковке рассчитано на полный курс приема – 24 дня.

Купите для любимца самый совершенный на сегодняшний день витаминно-минеральный комплекс «БИОРИТМ для собак» , витаминно-минеральный комплекс «БИОРИТМ для кошек» и убедитесь лично, насколько важен учет биоритмов!

Page load link Go to Top

Развитие циркадных ритмов: от животных к человеку

1. Panda S, Hogenesch JB, Kay SA. Циркадные ритмы от мух до человека. Природа. 2002; 417 (6886): 329–35. [PubMed] [Google Scholar]

2. Ko CH, Takahashi JS. Молекулярные компоненты циркадных часов млекопитающих. Хум Мол Жене. 2006; 15 (2): R271–7. [PubMed] [Google Scholar]

3. Maywood ES, O’Neill J, Wong GK, Reddy AB, Hastings MH. Циркадные сроки в здоровье и болезни. Прог Мозг Res. 2006; 153: 253–69.. [PubMed] [Google Scholar]

4. Moore-Ede MC, Czeisler CA, Richardson GS. Циркадный хронометраж здоровья и болезней. Часть 1. Основные свойства циркадных кардиостимуляторов. NEnglJMed. 1983;309(8):469–76. [PubMed] [Google Scholar]

5. Moore-Ede MC, Czeisler CA, Richardson GS. Циркадный хронометраж здоровья и болезней. Часть 2. Клинические проявления циркадной ритмичности. NEnglJMed. 1983;309(9):530–6. [PubMed] [Google Scholar]

6. Арендт Дж. Мелатонин и ритмы человека. Хронобиол Инт. 2006;23(12):21–37. [PubMed] [Академия Google]

7. Тофлер Г.Х., Мюллер Дж. Э. Запуск острого сердечно-сосудистого заболевания и потенциальные профилактические стратегии. Тираж. 2006; 114 (17): 1863–72. [PubMed] [Google Scholar]

8. Weaver DR. Супрахиазматическое ядро: 25-летняя ретроспектива. J Биол Ритмы. 1998;13(2):100–12. [PubMed] [Google Scholar]

9. Эбисава Т. Циркадные ритмы в ЦНС и расстройства периферических часов: расстройства сна человека и гены часов. J Pharmacol Sci. 2007 [PubMed] [Академия Google]

10. Maemura K, Takeda N, Nagai R. Циркадные ритмы в ЦНС и нарушениях периферических часов: роль биологических часов в сердечно-сосудистых заболеваниях. J Pharmacol Sci. 2007 [PubMed] [Google Scholar]

11. Одо С. Циркадные ритмы в ЦНС и расстройства периферических часов: хронофармакологические данные о противоопухолевых препаратах. J Pharmacol Sci. 2007 [PubMed] [Google Scholar]

12. Welsh DK, Logothetis DE, Meister M, Reppert SM. Отдельные нейроны, диссоциированные от супрахиазматического ядра крысы, экспрессируют независимо фазированные циркадные ритмы возбуждения. Нейрон. 1995;14(4):697–706. [PubMed] [Google Scholar]

13. Liu C, Weaver DR, Strogatz SH, Reppert SM. Клеточная конструкция циркадных часов: определение периода в супрахиазматических ядрах. Клетка. 1997;91(6):855–60. [PubMed] [Google Scholar]

14. Morin LP. Циркадная зрительная система. Мозг ResBrain ResRev. 1994;19(1):102–27. [PubMed] [Google Scholar]

15. Morin LP, Allen CN. Циркадная зрительная система, 2005 г. Res Brain Res Rev. 2006; 51(1):1–60. [PubMed] [Академия Google]

16. Корнхаузер Дж.М., Майо К.Е., Такахаши Дж.С. Легкие, ранние гены и циркадные ритмы. Поведение Жене. 1996;26(3):221–40. [PubMed] [Google Scholar]

17. Watts AG, Swanson LW, Sanchez-Watts G. Эфферентные проекции супрахиазматического ядра: I. Исследования с использованием антероградного транспорта лейкоагглютинина Phaseolus vulgaris у крыс. JCompNeurol. 1987;258(2):204–29. [PubMed] [Google Scholar]

18. Watts AG, Swanson LW. Эфферентные проекции супрахиазматического ядра: II. Исследования с использованием ретроградного транспорта флуоресцентных красителей и одновременной иммуногистохимии пептидов у крыс. JCompNeurol. 1987;258(2):230–52. [PubMed] [Google Scholar]

19. Мур Р.Ю. Организация циркадной системы приматов. JBiolRhythms. 1993; 8 (прил.): S3–9. С3–9. [PubMed] [Google Scholar]

20. Lydic R, Schoene WC, Czeisler CA, Moore-Ede MC. Супрахиазматическая область гипоталамуса человека: гомолог циркадного водителя ритма приматов? Спать. 1980;2(3):355–61. [PubMed] [Google Scholar]

21. Lydic R, Albers HE, Tepper B, Moore-Ede MC. Трехмерная структура супрахиазматических ядер млекопитающих: сравнительное исследование пяти видов. JCompNeurol. 1982;204(3):225–37. [PubMed] [Google Scholar]

22. Лушингтон К., Галка Р., Сасси Л.Н., Кеннауэй Д.Дж., Доусон Д. Экстраокулярное воздействие света не сдвигает по фазе ритмы мелатонина слюны у спящих субъектов. J Биол Ритмы. 2002;17(4):377–86. [PubMed] [Google Scholar]

23. Schwartz WJ, Reppert SM, Eagan SM, Moore-Ede MC. Метаболическая активность супрахиазматических ядер in vivo: сравнительное исследование. Мозг Res. 1983; 274(1):184–7. [PubMed] [Google Scholar]

24. Ривкис С.А., Хофман П.Л., Фортман Дж. Новорожденные приматы увлекаются освещением низкой интенсивности. ProcNatlAcadSciUSA. 1997;94(1):292–7. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

25. Reppert SM, Perlow MJ, Ungerleider LG, et al. Влияние повреждения супрахиазматической области переднего гипоталамуса на суточные ритмы мелатонина и кортизола у макак-резусов. Дж. Нейроски. 1981; 1(12):1414–25. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

26. Edgar DM, Dement WC, Fuller CA. Влияние поражений СХЯ на сон у беличьих обезьян: свидетельство противоположных процессов в регуляции сна и бодрствования. Дж. Нейроски. 1993;13(3):1065–79. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

27. Schwartz WJ, Busis NA, Hedley-Whyte ET. Дискретное поражение вентрального гипоталамуса и перекреста зрительных нервов, нарушающее суточный температурный ритм. JNeurol. 1986; 233(1):1–4. [PubMed] [Google Scholar]

28. Rivkees S. Аритмичность у ребенка с септооптической дисплазией и установление цикличности сна-бодрствования мелатонином. J Педиатрия. 2001; 139: 463–5. [PubMed] [Google Scholar]

29. Фридман Д.И., Джонсон Дж.К., Чорский Р.Л., Стопа Э.Г. Мечение ретино-гипоталамического тракта человека карбоцианиновым красителем DiI. Мозг Res. 1991;560(12):297–302. [PubMed] [Google Scholar]

30. Садун А.А., Шехтер Д.Д., Смит Л.Е. Ретино-гипоталамический путь у человека: световое опосредование циркадианных ритмов. Мозг Res. 1984;302(2):371–377. [PubMed] [Google Scholar]

31. Кэмпбелл С.С., Мерфи П.Дж. Экстраокулярная циркадианная фототрансдукция у человека. Наука. 1998;279(5349):396–9. [PubMed] [Google Scholar]

32. Hebert M, Martin SK, Eastman CI. Ночная секреция мелатонина не подавляется световым облучением за коленом у людей. Нейроски Летт. 1999;274(2):127–30. [PubMed] [Google Scholar]

33. Фостер Р. Г. Пролить свет на биологические часы. Нейрон. 1998;20(5):829–32. [PubMed] [Google Scholar]

34. Жан-Луи Г., Крипке Д.Ф., Коул Р.Дж., Эллиот Дж.А. Нет подавления мелатонина при освещении подколенных ямок или век. J Биол Ритмы. 2000;15(3):265–9. [PubMed] [Google Scholar]

35. Weitzman ED, Czeisler CA, Zimmerman JC, Moore-Ede MC. Биологические ритмы у человека: взаимосвязь сна и бодрствования, кортизола, гормона роста и температуры во время временной изоляции. Adv Biochem Psychopharmacol. 1981;28:475–99. [PubMed] [Google Scholar]

36. Czeisler CA, Klerman EB. Циркадная и зависимая от сна регуляция высвобождения гормонов у человека. Недавние прог.горм.разр. 1999; 54: 97–130. [PubMed] [Google Scholar]

37. Reppert SM, Weaver DR, Rivkees SA. Материнская связь циркадной фазы с развивающимся млекопитающим. Психонейроэндокринология. 1988;13(12):63–78. [PubMed] [Google Scholar]

38. Репперт С.М. Взаимодействие циркадных часов матери и плода. CibaFoundSymp. 1995;183:198–207. обсудить:198-207; обсуждение — [PubMed] [Google Scholar]

39. van Eerdenburg FJ, Rakic P. Ранний нейрогенез в переднем гипоталамусе макаки-резус. Мозг ResDevBrain Res. 1994;79(2):290–6. [PubMed] [Google Scholar]

40. Nowell-Morris L, Faherenbruch CE. Практические и эволюционные соображения по использованию модели нечеловеческих приматов в пренатальных исследованиях. Нью-Йорк: Алан Р. Лисс; 1985. [Google Scholar]

41. Reppert SM, Weaver DR, Rivkees SA, Stopa EG. Предполагаемые рецепторы мелатонина в биологических часах человека. Наука. 1988;242(4875):78–81. [PubMed] [Google Scholar]

42. Rivkees SA, Lachowicz JE. Функциональные дофаминовые рецепторы D1 и D5 экспрессируются в супрахиазматических, супраоптических и паравентрикулярных ядрах приматов. Синапс. 1997;26(1):1–10. [PubMed] [Google Scholar]

43. Reppert SM, Schwartz WJ. Функциональная активность супрахиазматических ядер у плода примата. NeurosciLett. 1984;46(2):145–9. [PubMed] [Google Scholar]

44. Джолли А. Час рождения у приматов и человека. Фолиа Приматол. 1972;18(1):108–21. [PubMed] [Google Scholar]

45. Swaab DF. Развитие гипоталамуса человека. Нейрохим Рез. 1995;20(5):509–19. [PubMed] [Google Scholar]

46. Glotzbach SF, Sollars P, Pagano M. Развитие ретино-гипоталамического тракта человека. Соц Неврологии. 1992;18:857. [Google Scholar]

47. Rivkees SA, Hao H. Развитие циркадной ритмичности. Семин Перинатол. 2000;24(4):232–42. [PubMed] [Google Scholar]

48. Boivin DB, Duffy JF, Kronauer RE, Czeisler CA. Зависимость доза-реакция для сброса циркадных часов человека светом. Природа. 1996;379(6565):540–2. [PubMed] [Google Scholar]

49. Shanahan TL, Czeisler CA. Физиологическое воздействие света на циркадный водитель ритма человека. Семин Перинатол. 2000;24(4):299–320. [PubMed] [Google Scholar]

50. Hao H, Rivkees SA. Биологические часы очень недоношенных детенышей приматов реагируют на свет. Proc Natl Acad Sci U S A. 1999;96(5):2426–9. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

51. Seron-Ferre M, Ducsay CA, Valenzuela GJ. Циркадные ритмы во время беременности. EndocrRev. 1993;14(5):594–609. [PubMed] [Google Scholar]

52. Серон-Ферре М., Торрес-Фарфан С., Форселледо М.Л., Валенсуэла Г.Дж. Развитие циркадных ритмов у плода и новорожденного. Семин Перинатол. 2001;25(6):363–70. [PubMed] [Google Scholar]

53. Parmelee AH, Jr Циклы сна у младенцев. DevMedChild Нейрол. 1969; 11 (6): 794–5. [PubMed] [Google Scholar]

54. Meier-Koll A, Hall U, Hellwig U, Kott G, Meier-Koll V. Система биологических осцилляторов и развитие поведения сна и бодрствования в раннем младенчестве. Хронобиология. 1978;5(4):425–40. [PubMed] [Google Scholar]

55. Kleitman J, Engelman Характеристики сна младенцев. J Appl Физиолол. 1953; 6: 127–34. [Google Scholar]

56. Darnall RA, Ariagno RL, Kinney HC. Поздний недоношенный ребенок и контроль дыхания, сна и развития ствола мозга: обзор. Клин Перинатол. 2006;33(4):883–914. абстракция х. [PubMed] [Google Scholar]

57. Дженни О.Г., Дебур Т., Акерманн П. Развитие 24-часового режима покоя-активности у младенцев. Младенец Поведение Дев. 2006;29(2): 143–52. [PubMed] [Google Scholar]

58. McKay SM, Angulo-Barroso RM. Продольная оценка двигательной активности ног и характера сна у младенцев с синдромом Дауна и без него. Младенец Поведение Дев. 2006;29(2):153–68. [PubMed] [Google Scholar]

59. Kennaway DJ, Stamp GE, Goble FC. Развитие выработки мелатонина у младенцев и влияние недоношенности. JClinEndocrinolMetab. 1992;75(2):367–9. [PubMed] [Google Scholar]

60. Kennaway DJ, Goble FC, Stamp GE. Факторы, влияющие на развитие ритмичности мелатонина у человека. JClinEndocrinolMetab. 1996;81(4):1525–32. [PubMed] [Google Scholar]

61. Beitins IZ, Kowarski A, Migeon CJ, Graham GG. Функция надпочечников у нормальных детей, а также при маразме и квашиоркоре. Секреция кортизола, суточные колебания уровня кортизола в плазме и экскреция с мочой 17-гидроксикортикоидов, свободных кортикоидов и кортизола. J Педиатр. 1975; 86 (2): 302–8. [PubMed] [Google Scholar]

62. Onishi S, Miyazawa G, Nishimura Y, et al. Постнатальное развитие циркадных ритмов уровня кортизола в сыворотке крови у детей. Педиатрия. 1983;72(3):399–404. [PubMed] [Google Scholar]

63. Price DA, Close GC, Fielding BA. Возраст появления циркадного ритма в значениях кортизола слюны в младенчестве. ArchDisChild. 1983; 58 (6): 454–6. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

64. Hellbrugge T, Lange JE, Rutenfranz J. Суточная периодичность физиологических функций на разных этапах младенчества и детства. Энн NY Acad Sci. 1964; 117: 361–73. [PubMed] [Google Scholar]

65. Parmelee AH, Jr, Wenner WH, Akiyama Y, Schultz M, Stern E. Состояния сна у недоношенных детей. DevMedChild Нейрол. 1967;9(1):70–7. [PubMed] [Google Scholar]

66. Rivkees SA. Развитие циркадных ритмов. Основные и клинические аспекты. PediatrClinNorth Am. 1997;44(2):467–87. [PubMed] [Google Scholar]

67. Д’Суза С. В., Тенрейро С., Минорс Д., Чизвик М.Л., Симс Д.Г., Уотерхаус Дж. Температура кожи и ритмы сердечного ритма у глубоко недоношенных детей. ArchDisChild. 1992;67(7):784–8. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

68. Андерс Т.Ф., Кинер М.А., Кремер Х. Организация состояния сна-бодрствования, неонатальная оценка и развитие недоношенных детей в течение первого года жизни. II. Спать. 1985;8(3):193–206. [PubMed] [Google Scholar]

69. Glotzbach SF, Edgar DM, Boeddiker M, Ariagno RL. Биологическая ритмичность у нормальных детей первых 3 мес жизни. Педиатрия. 1994; 94 (4 части 1): 482–8. [PubMed] [Google Scholar]

70. Glotzbach SF, Edgar DM, Ariagno RL. Биологическая ритмичность у недоношенных детей до выписки из реанимации новорожденных. Педиатрия. 1995;95(2):231–237. [PubMed] [Google Scholar]

71. Rivkees SA, Mayes L, Jacobs H, Gross I. Режим покоя и активности недоношенных детей регулируется циклическим освещением. Педиатрия. 2004; 113 в печати. [PubMed] [Академия Google]

72. Мирмиран М., Арианьо Р.Л. Влияние света в отделении интенсивной терапии новорожденных на развитие циркадных ритмов у недоношенных детей. Семин Перинатол. 2000;24(4):247–57. [PubMed] [Google Scholar]

73. Манн Н.П., Хэддоу Р., Стоукс Л., Гудли С., Раттер Н. Влияние дня и ночи на недоношенных детей в отделении для новорожденных: рандомизированное исследование. Br Med J (Clin Res Ed) 1986;293(6557):1265–7. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

74. Brandon DH, Holditch-Davis D, Belyea M. У недоношенных детей, рожденных на сроке менее 31 недели гестации, наблюдается улучшение роста при циклическом освещении по сравнению с непрерывной полной темнотой. J Педиатр. 2002;140(2):192–9. [PubMed] [Google Scholar]

75. Мирмиран М., Лунсхоф С. Перинатальное развитие циркадных ритмов человека. ProgBrain Res. 1996; 111: 217–26. 217–26. [PubMed] [Google Scholar]

76. McGraw K, Hoffmann R, Harker C, Herman JH. Развитие циркадных ритмов у младенцев. Спать. 1999;22(3):303–10. [PubMed] [Google Scholar]

77. Арианьо Р.Л., Мирмиран М. Проливая свет на младенцев с очень низкой массой тела при рождении. J Педиатр. 2001;139(4):476–7. [PubMed] [Академия Google]

78. Гласс П., Эйвери Г.Б., Субраманиан К.Н., Киз М.П., Состек А.М., Френдли Д.С. Влияние яркого света в родильном доме на заболеваемость ретинопатией недоношенных. NEnglJMed. 1985;313(7):401–4. [PubMed] [Google Scholar]

79. Fielder AR, Moseley MJ. Окружающий свет и недоношенный ребенок. Семин Перинатол. 2000;24(4):291–8. [PubMed] [Google Scholar]

80. Рейнольдс Дж. Д., Харди Р. Дж., Кеннеди К. А., Спенсер Р., Ван Хеувен В. А., Филдер А. Р. Недостаточная эффективность снижения освещенности в профилактике ретинопатии недоношенных. Кооперативная группа по уменьшению света при ретинопатии недоношенных (LIGHT-ROP). NEnglJMed. 1998;338(22):1572–156. [PubMed] [Google Scholar]

81. Кеннеди К.А., Филдер А.Р., Харди Р.Дж., Танг Б., Гордон Д.К., Рейнольдс Д.Д. Уменьшенное освещение не улучшает медицинские результаты у младенцев с очень низкой массой тела при рождении. J Педиатр. 2001;139(4):527–31. [PubMed] [Google Scholar]

82. Элс Х., Лоухон Дж., Даффи Ф.Х., Маканулти ГБ, Гибс-Гроссман Р., Бликман Дж.Г. Индивидуальный уход за недоношенным ребенком с очень низкой массой тела при рождении. Медицинские и нейрофункциональные эффекты. Джама. 1994;272(11):853–8. [PubMed] [Академия Google]

83. Ariagno RL, Thoman EB, Boeddiker MA, et al. Уход за развитием не влияет на сон и развитие недоношенных детей. Педиатрия. 1997;100(6):Е9. [PubMed] [Google Scholar]

84. Symington A, Pinelli J. Уход за развитием для содействия развитию и предотвращения заболеваемости у недоношенных детей. Cochrane Database Syst Rev. 2006;(2):CD001814. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

15.11.8: Циркадные ритмы у дрозофилы и млекопитающих

Последнее обновление
Сохранить как PDF

Page ID: 5770

Джон У. Кимбалл
Университет Туфтс и Гарвард

Все эукариоты и некоторые микробы (например, цианобактерии) демонстрируют изменения в активности генов, биохимии, физиологии и поведении, которые усиливаются и ослабевают в течение цикла дня и ночи.

Примеры:

Уровень гормона мелатонина, который повышается в организме ночью и падает днем.
Плодовые мушки ( Drosophila melanogaster ) вылупляются в наибольшем количестве только на рассвете.

Даже когда организм находится в постоянных условиях (например, в постоянной темноте), эти ритмы сохраняются. Однако без внешних сигналов они, как правило, несколько длиннее или несколько короче 24 часов, что и дало название 9.0209 циркадных ритмов (L. около = около; умирает = день).

Генетика и молекулярная биология циркадианных ритмов были изучены на нескольких модельных организмах, включая

некоторые одноклеточные эукариоты
грибы
растения ( Arabidopsis )
в позвоночные ( Drosophila )
млекопитающие (мыши, крысы , и люди)

Выявлено удивительное сходство в механизмах этих различных групп. Давайте подробно рассмотрим механизм у дрозофилы.

Циркадные часы у дрозофилы

Ряд генов у дрозофилы включается, когда животное подвергается воздействию света:

эффекторные гены, продукты которых опосредуют реакцию животного (например, вылупление или линьку)
часовые гены 9 0212 чей продукты регулируют циркадные часы. Два ключевых члена этой группы:
период ( по )
вневременной ( тим )

Рисунок 15.11.8.1 Промотор
Для активации всех этих генов необходимо, чтобы их промоторы были связаны с белковыми факторами транскрипции
CLOCK , кодируемыми геном clock ( 90 210 clk )
ЦИКЛ кодируется геном цикл ( цикл )
(Названия белков будут обозначаться заглавными латинскими буквами, кодирующие их гены — строчными курсивами.
)
Механизм
Рис.15.11.8.2 Механизм
Белки PER и TIM (синтезированные на рибосомах в цитоплазме) образуют димеры .
Когда их концентрация становится достаточно высокой (ранний вечер), они диссоциируют и транспортируются в ядро.
Здесь PER
связывается с факторами транскрипции CLK/CYC , удаляя их с промоторов генов, которые они активируют; тем самым отключая транскрипцию. Поскольку эти гены включают на и tim , в результате получается петля отрицательной обратной связи; то есть продукт гена ингибирует собственный синтез (так же, как и tim ). Подобно тому, как тепло печи проходит через термостат, отключая собственное производство, так и повышение уровня димеров PER/TIM отключает их дальнейший синтез. Когда уровень затем падает, это торможение снимается, и активность PER/TIM начинается заново.

включается часы экспрессия генов.
Время, необходимое для различных эффектов, приводит к тому, что уровни PER/TIM и CLOCK колеблются в противоположных фазах с циркадным (~ 24 часа) ритмом (рисунок).
Установка часов
Даже без каких-либо внешних сигналов (например, смены света и темноты) циклы сохраняются, хотя они имеют тенденцию отклоняться от времени окружающей среды.
В естественных условиях часы идут точно.
Это потому, что они «установлены» (синхронизированы) с сигналами окружающей среды, из которых свет является одним из самых важных.
У дрозофилы это работает так.

Свет (синий) поглощается белком криптохромом ( CRY ).
Это вызывает аллостерическое изменение его конформации, позволяющее связываться с TIM и PER .
Это приводит к распаду TIM и PER (в протеасомах), прекращая их ингибирование транскрипции генов.
Если это происходит, когда уровни PER/TIM повышаются (в конце «дня»), происходит перевод часов назад.
Если это происходит, когда уровни PER/TIM снижаются (поздно «ночью»), это переводит часы вперед.
Циркадные часы у млекопитающих
Рисунок 15.11.8.3 Часы у млекопитающих
Суточные часы у млекопитающих во многих отношениях напоминают таковые у дрозофилы, причем многие участвующие гены гомологичны. Однако есть некоторые отличия:
Факторы транскрипции, которые превращают
в светоиндуцированные промоторы, представляют собой димеры белка CLOCK и белка, обозначенного как BMAL1 . Эти димеры превращаются на
три Per генов
два Cry генов, гены, кодирующие криптохром
сотни эффекторных генов 902 12, продукты которых контролируют широкий спектр метаболических функций (например, клеточное дыхание, гликолиз, глюконеогенез, липидный обмен)
мРНК PER и CRY экспортируются в цитоплазму, где они транслируются.
Белки PER и CRY затем проникают в ядро, где они ингибируют CLOCK-BMAL1, тем самым отключая транскрипцию Per и Cry , а затем расщепляются в протеасомах.

Со временем эти действия позволяют CLOCK и BMAL1 вновь стимулировать транскрипцию Per и Крик . Таким образом, эта петля отрицательной обратной связи заставляет уровни BMAL1 и PER/CRY колебаться в противоположных фазах (как CLOCK и PER/TIM у дрозофилы).
Многие ткани млекопитающих, например, печень, скелетные мышцы и бета-клетки поджелудочной железы, имеют эндогенные часы. Но все они находятся под контролем «главных часов» , супрахиазматического ядра ( SCN ) — скоплений нейронов в гипоталамусе.
Уровни многих гормонов в крови имеют четкие циркадные ритмы. Примеры:
гормоны, синтезируемые в гипоталамусе, напр. вазопрессин
секреция которого контролируется гипоталамусом, например гормон роста и кортизол
инсулин
Установка часов
При свете
Мыши, которые полностью слепы (отсутствуют палочки и колбочки), без проблем регулируют свои циркадные часы.

Они могут это делать, потому что
Около 1–2% ганглиозных клеток в их сетчатке вместо того, чтобы зависеть от сигналов, поступающих от палочек и/или колбочек, воспринимают свет напрямую.
Эти ганглиозные клетки имеют разветвленную сеть дендритов, содержащих пигмент меланопсин .
При воздействии света (рассеянный свет подойдет) эти ганглиозные клетки деполяризуются и посылают свои сигналы обратно в супрахиазматическое ядро (СХЯ).
С пищей
У мышей часы СХЯ, установленные циклами свет/темнота, являются главными часами, пока пища доступна все время (нормальная ситуация в лаборатории). Однако если мышам предлагать пищу только в течение 4-часового периода, когда они обычно спят, они меняют некоторые циркадные активности, так что, например, один раз в день они начинают бегать как раз перед тем, как ожидать, что им дадут еду. Этот ритм сохраняется, даже если мышей держат в постоянной темноте.

Часовой механизм такой же, как у часов, управляемых светом/темнотой в СХЯ, но механизм, который устанавливает часы с помощью пищи, расположен в другой части гипоталамуса, дорсомедиальных ядрах гипоталамуса ( DMH ).
Мыши с обеими копиями нокаутного гена Bmal1 неспособны установить циркадные ритмы ни к свету, ни к пище. Однако инъекции вектора аденоассоциированного вируса (AAV), содержащего ген Bmal1
в SCN восстанавливает световые часы, но не часы набора еды
в DMH восстанавливает питание, но не часы набора света.
Нарушения сна
В отличие от мышей, полностью слепые люди не могут установить часы в своем SCN. В результате их циркадные ритмы расходятся по фазе с фактическим циклом дня и ночи. Этих людей часто беспокоит чувство сонливости в течение дня и полное бодрствование, когда они хотят заснуть ночью. Сообщение в номере журнала 9 от 12 октября 2000 г.0209 New England Journal of Medicine рассказывает о группе слепых людей, которые смогли настроить свои часы с помощью дозы (10 мг) мелатонина перед сном. Однако это лечение работало только тогда, когда циркадный ритм субъекта смещался так, что нормальный подъем мелатонина из шишковидной железы происходил ранним вечером; то есть дозу мелатонина нужно было вводить, когда это могло повысить эндогенный уровень гормона.
Некоторые люди страдают расстройством под названием семейный прогрессирующий синдром фазы сна (FASPS). Как следует из названия, это наследственное («семейное»), и их циркадные часы работают быстро («расширенные»). Больные, как правило, просыпаются на несколько (до четырех) часов раньше, чем обычно.
Одной из причин расстройства оказалась точечная мутация в гене PER2 человека. Как именно эта мутация вызывает укорочение циркадного цикла, все еще исследуется.
Фотопериодизм
Многие растения и животные участвуют не только в цикле повседневной деятельности (распускание цветов, пробуждение, кормление и т. д.), но и в сезонной деятельности.

У растений такие процессы, как образование цветов и подготовка бутонов к зиме.
У животных такие вещи, как подготовка к миграции, вхождение в спячку и выход из нее.
Самый надежный ключ к смене сезона — это продолжительность дня (температура гораздо менее надежна!). Чем дальше к северу или к югу от экватора живет растение или животное, тем сильнее выражено изменение соотношения дневных и ночных часов при смене времен года.
Поэтому неудивительно, что и растения, и животные в основном зависят от фотопериода, чтобы подготовиться к изменениям сезонной активности. И есть ли лучший способ измерить относительную продолжительность дня и ночи, чем заручиться механизмом, управляющим циркадными ритмами?
Что касается животных, недавняя работа с дрозофилой предполагает, что это животное использует два циркадных часа, чтобы следить за изменением продолжительности дня и ночи.

«Вечерние» часы, которые заменяют долгие летние дни.
«Утренние» часы, которые не работают из-за света, но вступают в действие, когда ночи становятся длиннее;
Молекулярный механизм (Кри, Тим, Пер и т. д.) для каждых часов ограничен отдельными нейронами в двух разных частях мозга.
В этих экспериментах дрозофила использует два часа для адаптации ежедневных, а не сезонных, циклов активности к смене времен года. Но этот механизм измерения фотопериода может позволить им подготовиться к сезонным изменениям активности, например, к прекращению формирования яиц в конце лета. Однако другие исследования, изучающие такие сезонные изменения у дрозофилы, обнаружили, что фотопериодическая реакция не зависит от циркадных реакций. Таким образом, мы должны ждать больше экспериментов, чтобы решить вопрос.
Эта страница под названием 15.11.8: Циркадные ритмы у дрозофилы и млекопитающих распространяется под лицензией CC BY 3.0 и была создана, изменена и/или курирована Джоном В. Кимбаллом посредством исходного контента, который был отредактирован в соответствии со стилем и стандартами платформа LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.
Наверх
Была ли эта статья полезной?
Тип изделия
Раздел или страница
Автор
Джон В.
No related posts.