الإيقاعات اليوماوية والدورات الهرمونية

لا تُفرز العديد من الهرمونات بمعدل ثابت، بل ترتفع وتنخفض وفق جدول زمني يبلغ حوالي 24 ساعة تحدده ساعة داخلية. تقوم منظم ضربات القلب المركزي في منطقة ما تحت المهاد بمزامنة هذه الإيقاعات مع دورة الليل والنهار، بحيث تبلغ الهرمونات مثل الكورتيزول وهرمون النمو والميلاتونين ذروتها في أوقات مميزة.

Definition

الإيقاعات الهرمونية اليوماوية هي دورات إفراز هرموني تستغرق حوالي 24 ساعة، وتتولد بواسطة ساعة جزيئية داخلية وتتزامن مع البيئة بواسطة النواة فوق التصالبة البصرية في منطقة ما تحت المهاد.

Scope

يغطي هذا الموضوع الأساس الجزيئي والتشريحي للساعة اليوماوية لدى الثدييات، ودور النواة فوق التصالبة البصرية كمنظم ضربات رئيسي، وكيف تفرض الساعة إيقاعات يومية على إفراز الهرمونات، والتمييز بين الدورات الهرمونية اليوماوية والنبضية والأطول. إنه موضوع فسيولوجي، وليس إرشادات سريرية.

Core questions

• ما الذي يولد إيقاعًا يوميًا على المستوى الجزيئي؟
• كيف تعمل النواة فوق التصالبة البصرية كساعة رئيسية؟
• ما هي الهرمونات التي تظهر إيقاعات يومية بارزة ومتى تبلغ ذروتها؟
• كيف ترتبط الإيقاعات اليوماوية بالدورات الهرمونية النبضية والأطول؟

Key concepts

• النواة فوق التصالبة البصرية (الساعة الرئيسية)
• جينات الساعة وحلقة التغذية الراجعة للنسخ والترجمة
• التزامن مع الضوء
• إيقاع الكورتيزول اليومي
• الميلاتونين ودورة النوم والاستيقاظ
• إفراز هرمون النمو الليلي
• الإفراز النبضي مقابل الإفراز اليوماوي
• الدورات فوق اليومية وتحت اليومية

Key theories

حلقة التغذية الراجعة للنسخ والترجمة

تتكون الساعة اليوماوية الخلوية من مجموعة من جينات الساعة التي تثبط منتجاتها البروتينية نسخها الخاص؛ وينتج عن التأخير في حلقة التغذية الراجعة السلبية هذه تذبذب ذاتي الاستدامة بفترة تبلغ حوالي 24 ساعة.

منظم ضربات مركزي يزامن الإيقاعات الطرفية

تقوم النواة فوق التصالبة البصرية، التي تتزامن مع الضوء بواسطة الشبكية، بتنسيق الساعات في جميع أنحاء الجسم وتفرض توقيتًا يوميًا على المخرجات العصبية الصماء، مما يواءم إيقاعات الهرمونات مع دورة الليل والنهار.

Mechanisms

داخل الخلايا الفردية، تشكل مجموعة أساسية من جينات الساعة حلقة تغذية راجعة للنسخ والترجمة: حيث تدفع البروتينات المنشطة تعبير الجينات الكابحة التي تثبط منتجاتها بعد ذلك المنشطات، وينتج عن التأخير المدمج تذبذب ذاتي الاستدامة يستغرق حوالي 24 ساعة. تحتوي النواة فوق التصالبة البصرية في منطقة ما تحت المهاد على شبكة من خلايا الساعة هذه، ويتم إعادة ضبطها كل يوم بواسطة إشارات ضوئية من الشبكية، وتعمل كمنظم ضربات رئيسي يزامن الساعات الطرفية والمخرجات العصبية الصماء. من خلال المسارات العصبية والهرمونية، تفرض النواة فوق التصالبة البصرية توقيتًا يوميًا على محاور الوطاء-النخامية، بحيث يبلغ الكورتيزول ذروته بالقرب من الاستيقاظ، ويتم إطلاق هرمون النمو بشكل رئيسي في بداية النوم العميق، ويرتفع الميلاتونين ليلاً. تتراكب هذه الإيقاعات اليوماوية على إفراز نبضي أسرع وعلى دورات أطول مثل الدورة الشهرية.

Clinical relevance

نظرًا لأن مستويات الهرمونات تتغير بشكل متوقع على مدار اليوم، فإن الوقت الذي يتم فيه قياس الهرمون هو جزء من تفسير قيمته، ويُعترف بأن اضطراب التوقيت اليوماوي له عواقب فسيولوجية. يصف هذا المدخل توقيت الإفراز الطبيعي وليس أساسًا للتشخيص أو العلاج الفردي.

Evidence & guidelines

تم ترسيخ نموذج الساعة الجزيئية ودور النواة فوق التصالبة البصرية كمنظم ضربات في مراجعات واسعة الاستشهاد؛ وقد تم الاعتراف باكتشاف آلية التغذية الراجعة لجينات الساعة بجائزة نوبل في الفسيولوجيا أو الطب لعام 2017. يتم تلخيص اقتران الساعة بالمخرجات الصماء، وخاصة محور الوطاء-النخامية-الكظرية (HPA)، في مراجعات مخصصة.

History

لوحظت الإيقاعات اليومية في الفسيولوجيا منذ فترة طويلة، ولكن طبيعتها الذاتية القائمة على الوراثة تم إثباتها في أواخر القرن العشرين. كشف تحديد النواة فوق التصالبة البصرية كساعة رئيسية للثدييات والاستنساخ اللاحق لجينات الساعة عن حلقة التغذية الراجعة للنسخ والترجمة، مما وفر آلية جزيئية للتوقيت اليومي لإفراز الهرمونات.

Key figures

• Joseph S. Takahashi
• Steven M. Reppert
• Michael W. Young
• George P. Chrousos

Seminal works

• reppert-weaver-2002
• takahashi-2016

Frequently asked questions

ما هي الساعة الرئيسية للجسم؟

النواة فوق التصالبة البصرية، وهي منطقة صغيرة في منطقة ما تحت المهاد. تولد إيقاعًا ذاتي الاستدامة يستغرق حوالي 24 ساعة، ويتم إعادة ضبطها يوميًا بواسطة الضوء، وتزامن الساعات وإيقاعات الهرمونات في جميع أنحاء الجسم.

لماذا يتغير الكورتيزول على مدار اليوم؟

تدفع الساعة اليوماوية محور الوطاء-النخامية-الكظرية بحيث يرتفع إفراز الكورتيزول إلى ذروته حوالي وقت الاستيقاظ وينخفض إلى أدنى مستوى له ليلاً، مما ينتج إيقاعه اليومي المميز.