Tìm ra neuron thần kinh kiểm soát nhịp sinh học của cơ thể

Trong những năm 1970, các nhà khoa học đã được xác định được một phần não bộ kiểm soát nhịp sinh học - một quá trình quan trọng trong việc sản xuất hormone, trao đổi chất, huyết áp. Nhưng phải đến hiện nay mới xác định được các tế bào trong đồng hồ tổng thể để điều khiển việc chấm công của cơ thể

Tìm ra neuron thần kinh kiểm soát nhịp sinh học của cơ thể. Ảnh: minh họa

Các nhà nghiên cứu xác định các tế bào não quan trọng mà kiểm soát chấm công trong các đồng hồ tổng thể mà các ổ đĩa nhịp sinh học.
Trong một nghiên cứu mới được công bố trong tạp chí Neuron, các nhà nghiên cứu từ Đại học Texas (UT) Trung tâm y tế Tây Nam ở Dallas mô tả cách họ đã xác định các tế bào quan trọng trong nhân suprachiasmatic (SCN) là rất quan trọng để xác định nhịp sinh học.

Các nhà nghiên cứu tin rằng phát hiện của họ có thể dẫn đến những loại thuốc mới để điều trị một loạt các rối loạn, bao gồm cả các vấn đề về giấc ngủ như đi máy bay, các bệnh về thần kinh như Alzheimer, rối loạn tâm thần như trầm cảm, cộng với vấn đề trao đổi chất..

Nhịp sinh học là những mô hình của những thay đổi về thể chất, tâm thần và hành vi đó theo một chu kỳ khoảng 24 giờ. Chúng được tìm thấy trong hầu hết các sinh vật sống - từ vi khuẩn nhỏ bé động vật có vú lớn - và đáp ứng chủ yếu để thay đổi ánh sáng và bóng tối trong môi trường của sinh vật.

Nhịp sinh học của chúng ta được kiểm soát bởi các đồng hồ sinh học - các nhóm tương tác phân tử được tìm thấy trong các tế bào khắp cơ thể. SCN hoặc "đồng hồ tổng thể" - mà ngồi trong vùng dưới đồi, một vùng của não bộ trên, nơi các dây thần kinh thị giác từ mắt đến đồng bộ với các đồng hồ phân tử

Nghiên cứu xác định các tế bào neuropeptide neuromedin S kiểm soát nhịp sinh học. Mặc dù SCN - trong đó có khoảng 20.000 tế bào thần kinh - đã được xác định 40 năm trước đây, nghiên cứu mới này là người đầu tiên để xác định chính xác mà nhóm các tế bào SCN kiểm soát cơ chế chấm cơ bản của nó.

Joseph Takahashi, một trong những tác giả của nghiên cứu, giáo sư và chủ nhiệm khoa học thần kinh tại Trung tâm y tế UT Southwestern, nói:

"Chúng tôi đã phát hiện ra rằng một nhóm các tế bào thần kinh SCN dẫn truyền đến một neuropeptide gọi neuromedin S (NMS) là cả hai cần và đủ cho sự kiểm soát của nhịp sinh học."

NMS là một neuropeptide - một protein mà các tế bào não sử dụng để gửi các tín hiệu. Làm việc với những con chuột đặc biệt, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng các tế bào não mà hiện NMS hành động như máy tạo nhịp di động.

Khi họ bị chặn truyền tín hiệu trong các tế bào NMS ở chuột, nhóm nghiên cứu thấy nó phá vỡ cơ chế thời gian của SCN và ảnh hưởng đến đồng hồ sinh học trong phần còn lại của cơ thể.

Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra những manh mối mới về cách ánh sáng đồng bộ hóa đồng hồ cơ thể.

Nghiên cứu này là một phần của một cuộc hành trình dài để giải quyết câu hỏi quan trọng về các đồng hồ cơ thể.
Nghiên cứu này đại diện cho một bước nữa trong những gì đã là một hành trình dài của giáo sư Takahashi và phòng thí nghiệm của ông.

Trong những năm 1990, họ đã xác định gene đầu tiên liên quan đến nhịp sinh học ở động vật có vú - một gen được gọi là đồng hồ. Kể từ đó, họ đã chỉ ra rằng một gen được gọi là Bmal1 gây ra sự gián đoạn đến đồng hồ và ảnh hưởng đến sự tiết insulin trong tuyến tụy và có thể dẫn đến bệnh tiểu đường ở chuột.

Gần đây, họ đã cho thấy rằng cấu trúc 3D của phức hợp protein được hình thành bởi hai gen là pin của đồng hồ sinh học. Trong một nghiên cứu được công bố vào năm 2012, họ đã tiết lộ những hình ảnh nguyên tử cấp đầu tiên của CLOCK: phức tạp BMAL1.

Nghiên cứu mới được tài trợ bởi Viện Y tế Quốc gia (NIH) và Viện Y tế Howard Hughes (HHMI).

Tác giả Masashi Senior Yanagisawa, giáo sư trợ giảng của Molecular Genetics, cựu Investigator HHMI tại UT Southwestern, nói rằng đó có các tế bào thần kinh trong SCN chịu trách nhiệm sản xuất nhịp sinh học đã là một câu hỏi quan trọng trong sinh học thần kinh

"Nghiên cứu này đánh dấu một bước tiến quan trọng trong sự hiểu biết của chúng ta về đồng hồ cơ thể."

GS Yanagisawa, hiện là Giám đốc của Viện Quốc tế Thế giới Premier Integrative Ngủ Y tại Đại học Tsukuba ở Nhật Bản, đã phát hiện ra rằng một neuropeptide gọi là điều khiển orexin ngủ / thức dậy.

Ông và các đồng nghiệp của ông đã được xác định từ nhiều con đường có liên quan trong việc kiểm soát sự thèm ăn và huyết áp, cộng với neuropeptides khác giúp điều chỉnh các chức năng như sự trao đổi chất, căng thẳng và cảm xúc.

Cập nhật tin tức y dược nhanh nhất tại quầy thuốc