जॉन्स हॉपकिन्स यूनिवर्सिटी स्कूल ऑफ मेडिसिन और नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ के वैज्ञानिकों ने चूहों की दृश्य प्रणाली में एक प्रोटीन की पहचान की है जो प्रकाश के प्रति मस्तिष्क की प्रतिक्रिया को बफर करके शरीर की सर्कैडियन लय को स्थिर करने के लिए महत्वपूर्ण प्रतीत होता है। अध्ययन के लेखकों का कहना है कि पीएलओएस बायोलॉजी में 5 दिसंबर को प्रकाशित निष्कर्ष, नींद संबंधी विकारों और जेट लैग के बेहतर इलाज के प्रयासों को आगे बढ़ाता है।
कोलोडकिन ने नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ मेंटल हेल्थ में प्रकाश और सर्कैडियन रिदम अनुभाग के प्रमुख, समर हत्तार, पीएचडी के साथ अध्ययन का सह-नेतृत्व किया।
वैज्ञानिक लंबे समय से जानते हैं कि अधिकांश जीवित चीजों में एक सर्कैडियन “घड़ी” होती है, जो जैविक लय का एक सेट है जो लगभग 24 घंटे के चक्र पर काम करती है और जो अन्य चक्रीय व्यवहारों के अलावा सतर्कता, नींद, भूख और शरीर के तापमान को प्रभावित करती है। इस व्यवस्था को बिगाड़ना -; मनुष्यों में शिफ्ट कार्य या कई समय और प्रकाश क्षेत्रों में लंबी दूरी की यात्रा के माध्यम से, उदाहरण के लिए -; गंभीर परिणाम हो सकते हैं. पिछले अध्ययन सर्कैडियन लय में लगातार गड़बड़ी को कैंसर, अवसाद और कई अन्य चिकित्सा समस्याओं के बढ़ते जोखिम से जोड़ते हैं।
सर्कैडियन सिस्टम अनिवार्य रूप से प्रकाश के संपर्क में आने से “प्रशिक्षित” होते हैं। हालाँकि शोधकर्ताओं ने पिछले कुछ दशकों में सर्कैडियन लय के लिए जिम्मेदार तंत्रों की रूपरेखा तैयार करने में महत्वपूर्ण प्रगति की है, लेकिन यह स्पष्ट नहीं है कि मस्तिष्क उनके लिए कैसे तार-तार हो जाता है।
अधिक जानने के लिए, कोलोडकिन और हैटर ने, अध्ययन के पहले लेखकों जॉन हुन्यारा और कैट डेली और उनके सहयोगियों के साथ, सर्कैडियन लय के लिए माउस मस्तिष्क के नियंत्रण केंद्र में विकास के दौरान मौजूद जैविक अणुओं के लिए एक डेटाबेस की खोज की -; सुप्राचैस्मैटिक न्यूक्लियस (एससीएन)।
हाइपोथैलेमस में माउस और मानव मस्तिष्क दोनों के भीतर गहराई में स्थित, एससीएन उन क्षेत्रों के पास बैठता है जो दृष्टि को नियंत्रित करते हैं और मस्तिष्क कोशिकाओं के साथ संबंध बनाते हैं जो रेटिना, आंख के प्रकाश-संवेदन भाग तक ले जाते हैं।
शोध टीम ने तुरंत टेन्यूरिन-3 (टेनम3) नामक कोशिका सतह प्रोटीन पर ध्यान केंद्रित किया, जो प्रोटीन के एक बड़े परिवार का हिस्सा है जो दृश्य प्रणाली सर्किट असेंबली में और आम तौर पर अन्य केंद्रीय तंत्रिका तंत्र सर्किट में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
जब शोधकर्ताओं ने Tenm3 उत्पादन को रोकने के लिए चूहों में आनुवंशिक रूप से परिवर्तन किया, तो जानवरों ने बरकरार Tenm3 वाले जानवरों की तुलना में रेटिना और SCN के बीच कम संबंध विकसित किए। हालाँकि, Tenm3 की कमी वाले चूहों ने SCN के कोर और शेल में कोशिकाओं के बीच कहीं अधिक कनेक्टिविटी विकसित की, जहाँ Tenm3 स्थानीयकृत होता है।
यह देखने के लिए कि Tenm3 सर्कैडियन लय को कैसे स्थिर कर सकता है या प्रकाश के एक छोटे से हिस्से से भी उन्हें बाधित कर सकता है, वैज्ञानिकों ने प्रयोगों का एक सेट तैयार किया।
सबसे पहले, उन्होंने 12 घंटे के प्रकाश/अंधेरे चक्र पर Tenm3 की कमी वाले चूहों को प्रशिक्षित किया, फिर अंधेरे की अवधि को छह घंटे आगे बढ़ा दिया। बरकरार Tenm3 वाले चूहों को अपनी सर्कैडियन लय को बदलाव के अनुसार समायोजित करने में लगभग चार दिन लगे, जैसा कि सामान्य नींद चक्र के गतिविधि पैटर्न निदान द्वारा मापा जाता है। हालाँकि, Tenm3 के बिना जानवर लगभग आधे समय में कहीं अधिक तेजी से समायोजित हो गए।
जब शोधकर्ताओं ने पिछले परीक्षण की तुलना में दोगुने मंद प्रकाश के साथ एक समान प्रयोग किया, तो Tenm3-अक्षुण्ण चूहों को अपने सर्कैडियन चक्र को समायोजित करने में लगभग आठ दिन लगे, लेकिन Tenm3 के बिना चूहों के लिए केवल चार दिन लगे। यहां तक कि मंद प्रकाश की केवल 15 मिनट की पल्स ने भी Tenm3 की कमी वाले चूहों को ट्रिगर कर दिया – लेकिन सामान्य Tenm3 प्रोटीन वाले चूहों को नहीं -; एक मस्तिष्क रसायन का उत्पादन करने के लिए जो प्रकाश जोखिम के लिए एक प्रॉक्सी के रूप में कार्य करता है, जो सर्कैडियन घड़ी को सेट करने या रीसेट करने के लिए आवश्यक प्रकाश संकेतों के प्रति बढ़ी हुई संवेदनशीलता का सुझाव देता है।
ये निष्कर्ष लेखकों को सुझाव देते हैं कि Tenm3 मस्तिष्क को स्थिर सर्कैडियन लय बनाए रखने में मदद करता है, भले ही प्रकाश का जोखिम परिवर्तनशील हो। हट्टार का कहना है कि इस प्रणाली और टेनम3 की भूमिका के बारे में अधिक जानकर, शोधकर्ता अंततः उन गड़बड़ियों का निदान और इलाज करने में सक्षम हो सकते हैं जो लोगों में अनिद्रा और अन्य नींद संबंधी विकारों का कारण बनती हैं, या संभवतः जेट लैग के लिए उपचार विकसित कर सकती हैं।
वे कहते हैं, ”मानव स्वास्थ्य पर इसके बहुत स्पष्ट प्रभाव हैं।”
इस अध्ययन में योगदान देने वाले अन्य जॉन्स हॉपकिन्स शोधकर्ताओं में कैथरीन टोरेस शामिल हैं।
इस अध्ययन को NIH (R01EY032095) और NIMH (ZIAMH002964) के इंट्राम्यूरल रिसर्च प्रोग्राम के अनुदान द्वारा वित्त पोषित किया गया था।
