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Gehirnchemie kann helfen, Jetlag zu behandeln
Eine neue Studie an Mäusen zeigt, dass VIP, ein Molekül, das normalerweise biologische Uhrenzellen im Gehirn synchronisiert, bei hohen Dosen diese aus dem Gleichgewicht bringt, sodass sie schnell auf einen neuen Hell-Dunkel-Zyklus zurückgesetzt werden können.
Die Forscher - von der Washington Universität in St. Louis, MO, und der Universität von Kalifornien, Santa Barbara - schlagen vor, dass die Entdeckung helfen könnte, Behandlungen für Schlafprobleme zu entwickeln, die durch Jetlag und Schichtarbeit verursacht werden.
In einer aktuellen Ausgabe der Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften (PNAS)Sie erklären, wie desynchronisierte Neuronen nur halb so lange brauchen wie ungestörte Gehirnzellen, um zu einem neuen Hell-Dunkel-Zyklus zu gelangen.
Bei Säugetieren besteht die biologische Hauptuhr aus einem Cluster von 20.000 Neuronen, die den suprachiasmatischen Kern (SCN) bilden - ein Knoten aus Hirngewebe von der Größe eines Reiskorns, der beim Menschen auf der Mittellinie des Gehirns sitzt.
Markierungszeit
Jede Gehirnzelle im SCN behält die Zeit, aber als einzelne Zellen haben sie unterschiedliche Rhythmen.
Jedoch scheinen sie sich gegenseitig über ihre individuelle Zeitmessung mit einem Molekül namens VIP (vasoaktives intestinales Polypeptid) zu informieren, was ihnen hilft, synchron zu bleiben, wie Erik Herzog, Professor für Biologie in Kunst und Wissenschaft an der Washington University erklärt:
"Sie sind wie eine Gesellschaft, in der jede Zelle ihre eigene Meinung über die Tageszeit hat. Sie müssen sich auf die Tageszeit einigen, um tägliche Rhythmen in Wachsamkeit und Stoffwechsel zu koordinieren."
Er sagt, wenn Sie VIP oder den Rezeptor für VIP loswerden, fallen die Zellen aus dem Takt.
Doch als die Forscher herauszufinden versuchten, wie genau VIP Zellen synchronisiert, fanden sie zu ihrer Überraschung, dass die Zellen bei zu viel VIP desynchronisiert werden. Und je mehr VIP veröffentlicht wurde, desto mehr wurden sie desynchronisiert.
Prof. Herzog erklärt:
"Es ist fast so, als würden die Zellen bei höheren Dosen blind gegenüber den Informationen ihrer Nachbarn sein."
Synchronie verlieren
Wissenschaftler haben herausgefunden, dass hohe Dosen von VIP die Gehirnzellen in die Lage versetzen, sich schnell an Änderungen der täglichen Hell- und Dunkelzeiten anzupassen und die Körperuhr auf eine neue Zeit einzustellen.
An diesem Punkt bildeten sie eine Ahnung, dass dies vielleicht das System gegenüber Umwelteinflüssen sensibler machen könnte.
Sie wurden ermutigt, darüber nachzudenken, weil die Co-Autorin und Chemieingenieurin Linda Petzold und Kollegen in Santa Barbara inzwischen ein numerisches Modell entwickelt hatten, das vorhersagte, dass steigende VIP zu "Phasenumwälzung" oder Verlust von Synchronität und beschleunigter Entrainment führen würde.
Laut Prof. Herzog ist es wichtig, sich schnell an Umwelteinflüsse anpassen zu können, da sich die Hauptuhr so ??entwickelt hat, dass sie sich langsam an saisonale Veränderungen in Hell-Dunkel-Zyklen anpasst, nicht an die abrupten Veränderungen, die das moderne Leben kennzeichnen.
Selbst eine einstündige Schicht, wie zum Beispiel die Sommerzeit, erhöht bekanntermaßen das Risiko tödlicher Verkehrsunfälle und Herzinfarkte.
Er erklärt, dass sie bei Verwendung von Labormäusen den Effekt des Hinzufügens von zusätzlichem VIP getestet haben:
"Wir fanden heraus, dass wir bei Mäusen den" Jet Lag "halbieren konnten, indem wir ihnen am Tag bevor wir sie in eine neue Zeitzone beförderten, einen Schuss VIP gaben, indem wir ihren Lichtplan änderten."
Die Studie zeigt erstmals, dass eine im Gehirn natürlich vorkommende Chemikalie die Funktion des zirkadianen Systems verbessern kann.
Die Forscher wollen sich nun auf eine Möglichkeit konzentrieren, dies als einen Weg für neue Behandlungen zu nutzen.
Prof. Herzog ergänzt:
"Wir hoffen, dass wir einen Weg finden können, das Gehirn dazu zu bringen, seine eigenen VIP-Läden oder einen Lichtauslöser oder ein anderes Signal freizugeben, das die Wirkung von VIP nachahmt."
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