Ritme Sirkadian dan Siklus Hormonal

Banyak hormon tidak disekresikan pada laju konstan, melainkan naik dan turun mengikuti jadwal sekitar 24 jam yang diatur oleh jam internal. Sebuah pemacu sentral di hipotalamus menyinkronkan ritme ini dengan siklus siang-malam, sehingga hormon seperti kortisol, hormon pertumbuhan, dan melatonin mencapai puncaknya pada waktu-waktu tertentu.

Definition

Ritme sirkadian hormonal adalah siklus sekresi hormon sekitar 24 jam yang dihasilkan oleh jam molekuler internal dan disinkronkan dengan lingkungan oleh nukleus suprachiasmatic hipotalamus.

Scope

Topik ini mencakup dasar molekuler dan anatomis jam sirkadian mamalia, peran nukleus suprachiasmatic sebagai pemacu utama, bagaimana jam tersebut memaksakan ritme harian pada sekresi hormon, dan perbedaan antara siklus hormonal sirkadian, pulsatif, dan yang lebih panjang. Ini adalah topik fisiologi, bukan panduan klinis.

Core questions

• Apa yang menghasilkan ritme sirkadian pada tingkat molekuler?
• Bagaimana nukleus suprachiasmatic bertindak sebagai jam utama?
• Hormon apa saja yang menunjukkan ritme harian yang menonjol dan kapan puncaknya?
• Bagaimana ritme sirkadian berhubungan dengan siklus hormonal pulsatif dan yang lebih panjang?

Key concepts

• Nukleus suprachiasmatic (jam utama)
• Gen jam dan lingkaran umpan balik transkripsi-translasi
• Penyelarasan terhadap cahaya
• Ritme diurnal kortisol
• Melatonin dan siklus tidur-bangun
• Sekresi hormon pertumbuhan nokturnal
• Sekresi pulsatif versus sirkadian
• Siklus ultradian dan infradian

Key theories

Lingkaran umpan balik transkripsi-translasi

Jam sirkadian seluler dibangun dari seperangkat gen jam yang produk proteinnya menghambat transkripsi mereka sendiri; penundaan dalam lingkaran umpan balik negatif ini menghasilkan osilasi mandiri dengan periode sekitar 24 jam.

Pemacu sentral yang menyinkronkan ritme perifer

Nukleus suprachiasmatic, yang diselaraskan dengan cahaya oleh retina, mengoordinasikan jam di seluruh tubuh dan memaksakan pengaturan waktu harian pada keluaran neuroendokrin, menyelaraskan ritme hormon dengan siklus siang-malam.

Mechanisms

Di dalam sel individu, seperangkat gen jam inti membentuk lingkaran umpan balik transkripsi-translasi: protein pengaktif mendorong ekspresi gen represor yang produknya kemudian menghambat pengaktif, dan penundaan yang melekat menghasilkan osilasi mandiri sekitar 24 jam. Nukleus suprachiasmatic hipotalamus mengandung jaringan sel jam semacam itu, diatur ulang setiap hari oleh sinyal cahaya dari retina, dan bertindak sebagai pemacu utama yang menyinkronkan jam perifer dan keluaran neuroendokrin. Melalui jalur saraf dan hormonal, nukleus suprachiasmatic memaksakan waktu harian pada aksis hipotalamus-hipofisis, sehingga kortisol mencapai puncaknya mendekati waktu bangun, hormon pertumbuhan dilepaskan terutama pada awal tidur nyenyak, dan melatonin meningkat di malam hari. Ritme sirkadian ini ditumpangkan pada sekresi pulsatif yang lebih cepat dan pada siklus yang lebih panjang seperti siklus menstruasi.

Clinical relevance

Karena kadar hormon bervariasi secara terprediksi sepanjang hari, waktu pengukuran hormon merupakan bagian dari interpretasi nilainya, dan gangguan waktu sirkadian diakui memiliki konsekuensi fisiologis. Entri ini menjelaskan waktu sekresi normal dan bukan merupakan dasar untuk diagnosis atau pengobatan individual.

Evidence & guidelines

Model jam molekuler dan peran pemacu nukleus suprachiasmatic telah ditetapkan dalam tinjauan yang banyak dikutip; penemuan mekanisme umpan balik gen jam diakui dengan Hadiah Nobel Fisiologi atau Kedokteran 2017. Penggabungan jam dengan keluaran endokrin, khususnya aksis HPA, dirangkum dalam tinjauan khusus.

History

Ritme harian dalam fisiologi telah lama diamati, tetapi sifat endogen, berbasis genetiknya ditunjukkan pada akhir abad kedua puluh. Identifikasi nukleus suprachiasmatic sebagai jam utama mamalia dan kloning gen jam berikutnya mengungkapkan lingkaran umpan balik transkripsi-translasi, memberikan mekanisme molekuler untuk pengaturan waktu harian sekresi hormon.

Key figures

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

Seminal works

• reppert-weaver-2002
• takahashi-2016

Frequently asked questions

Apa itu jam utama tubuh?

Nukleus suprachiasmatic, sebuah wilayah kecil di hipotalamus. Ia menghasilkan ritme mandiri sekitar 24 jam, diatur ulang setiap hari oleh cahaya, dan menyinkronkan jam serta ritme hormon di seluruh tubuh.

Mengapa kortisol bervariasi sepanjang hari?

Jam sirkadian menggerakkan aksis HPA sehingga sekresi kortisol meningkat hingga mencapai puncaknya sekitar waktu bangun dan menurun hingga mencapai titik terendah di malam hari, menghasilkan ritme harian yang khas.