Znajdź zawartość

Przewożenie koni wyścigowych przed zawodami do innych krajów może sprawić, że szybciej pobiegną na torze. Okazuje się, że wyjaśnienia tej zagadki należy poszukiwać w niezwykłej wrażliwości tych zwierząt na zmiany w ilości światła słonecznego, połączonej z brakiem silnie zaznaczonego cyklu snu i czuwania (Journal of Neuroendocrinology). Naukowcy z Uniwersytetu Bristolskiego zauważyli, że w odróżnieniu od ludzi i gryzoni, konie bardzo szybko przystosowują się do zmian w 24-godzinnym cyklu światła-ciemności. To właśnie daje im nieoczekiwane korzyści w zakresie formy fizycznej. Brytyjczycy chwalą sie, że jako pierwsi podjęli temat wpływu zespołu nagłej zmiany strefy czasowej na fizjologię i osiągnięcia koni wyścigowych. Podkreślają, że konie to jedyni sportowcy, poza ludźmi oczywiście, którzy regularnie latają na zawody pomiędzy strefami czasowymi. Badaliśmy hipotezę, że nagłe zmiany w 24-godzinnym cyklu światła-ciemności [...] mogą przestawić zegary molekularne i systemy neuroendokrynne, wpływając niekorzystnie na osiągnięcia sportowe zwierząt - opowiada dr Domingo Tortonese. U ludzi tak się właśnie dzieje, zwłaszcza zaś u sportowców, którzy udając się na zawody, lecą na wschód. Nasze badania pokazują, że konie różnią się od ludzi, ponieważ wydają się wykorzystywać wskazówki świetlne do [regulacji] dziennych rytmów aktywności, a nie do synchronizacji wewnętrznie generowanego rytmu z dobowym cyklem światła-ciemności. Podczas eksperymentu konie czystej krwi, które już wcześniej trenowały, umieszczano w boksach z kontrolowanym oświetleniem. Przez 3 miesiące ćwiczyły o różnych porach dnia na bieżni. Po tym czasie doświadczały zmiany dobowego cyklu światła-ciemności, która odpowiadała lotowi na wschód przez 7 stref czasowych. Przed i po zmianie obserwowano wzorce aktywności dobowej czterech genów zegarowych, a także działanie systemów endokrynnych zaangażowanych m.in. w reakcję na stres. Przeprowadzono standardowe testy formy (ustalano wydolność aerobową, czyli zdolność pokrywania zapotrzebowania energetycznego pracujących mięśni przez procesy tlenowe, oraz wydolność anaerobową, czyli maksymalną ilość energii, którą można uzyskać w procesach beztlenowych). Poza tym stale oceniano aktywność lokomotoryczną zarówno w warunkach przeplatających się okresów światła-ciemności, jak i pod nieobecność wskazówek świetlnych w ciągłej ciemności. Okazało się, że choć konie są wyjątkowo wrażliwe na zmiany cyklu światła-ciemności, bardzo szybko przystosowują się do przesunięcia faz. Szybkiej adaptacji nie towarzyszy wzrost poziomu stresu. Pojawiają się jednak zmiany w zakresie regulacji hormonalnej, które poprawiają osiągi koni. Naukowcy wyliczyli np., że nim się zmęczą, zwierzęta doświadczające zespołu nagłej zmiany strefy czasowej są w stanie biec w pełnym galopie o 25 sekund dłużej.

Amerykańscy naukowcy wyizolowali związek, który może się stać lekarstwem na zespół nagłej zmiany strefy czasowej (ang. jet lag syndrome). Dr Steve Kay z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego tłumaczy, że w zwykłych warunkach wszystkie zegary dobowe stanowią symfonię biologicznych rytmów we wszystkich ludzkich narządach. Nadrzędny zegar biologiczny (endogenny oscylator) znajduje się w mieszących się w podwzgórzu parzystych jądrach nadskrzyżowaniowych (SCN, od łac. suprachiasmatici nuclei). Kontroluje on rytmy snu i czuwania oraz zmiany w temperaturze ciała. Układ sercowo naczyniowy ma swój własny zegar, który wpływa na ciśnienie krwi. Pozostałe oscylatory regulują inne rytmy metaboliczne; w trzustce np. produkcję insuliny w komórkach beta wysepek Langerhansa. Gdy człowiek doświadcza zespołu nagłej zmiany strefy czasowej, zegary przestają działać synchronicznie. Pojawiają się złe samopoczucie, dezorientacja, senność i ból głowy, zaburzenia apetytu czy niemożność skupienia uwagi. Zaburzenie rytmu dobowego może oznaczać nie tylko jet lag, ale i nowotwory czy cukrzycę, stąd powszechne wśród badaczy dążenie do zrozumienia i wyeliminowania tego zjawiska. Zespół poszukiwał substancji regulujących zegary biologiczne, wykorzystując gen odpowiadającej za bioluminescencję świetlików lucyferazy (tym samym stał się on genem reporterowym, inaczej wizualizacyjnym). Umieszczano go w komórkach raka kości. Gdy zegary biologiczne ulegały aktywacji, pojawiało się świecenie. Naukowcy przetestowali 120 tys. związków. W końcu natknęli się na longdejzynę (od ang. longdaysin), która znacznie spowalniała cykl. Longdejzyna jest pochodną puryny, heterocyklicznego, aromatycznego związku organicznego. Ekipa Kaya wyodrębniła też inne wpływające na zegary biologiczne substancje, ale longdejzyna miała najsilniejsze działanie. U larw danio pręgowanego potrafiła np. wydłużyć cykl aż o 10 godzin. Longdejzynę bez większych problemów zmodyfikowano chemicznie, by dało się ją później poddać chromatografii powinowactwa (ang. affinity chromatography), połączonej ze spektrometrią mas (ang. mass spectrometry). Chromatografia jest typem chromatografii adsorpcyjnej, w której wykorzystuje się powinowactwo dwóch substancji. W ten oto sposób akademicy ustalili, że celami logdejzyny są kinazy białkowe CKIδ, CKIα i ERK2. Do leków z longdejzyną lub podobnym związkiem jeszcze daleka droga. Kay spodziewa się, że pojawią się one dopiero w ciągu 15 lat. Tego typu medykamenty mogłyby spowalniać lub przyspieszać rytmy biologiczne, by pomóc organizmowi przystosować się do pracy na zmiany czy przeskakiwania stref czasowych.