Sirkadiyen Ritimler ve Hormonal Döngüler
Birçok hormon sabit bir hızda salgılanmamakta, aksine içsel bir saat tarafından belirlenen yaklaşık 24 saatlik bir programa göre artmakta ve azalmaktadır. Hipotalamustaki merkezi bir zaman ayarlayıcı (pacemaker), bu ritimleri gece-gündüz döngüsüne senkronize etmekte, böylece kortizol, büyüme hormonu ve melatonin gibi hormonlar karakteristik zamanlarda zirve yapmaktadır.
Tanım
Hormonal sirkadiyen ritimler, içsel bir moleküler saat tarafından üretilen ve hipotalamik suprakiazmatik çekirdek tarafından çevreye senkronize edilen yaklaşık 24 saatlik hormon salgılanması döngüleridir.
Kapsam
Bu konu, memeli sirkadiyen saatinin moleküler ve anatomik temelini, suprakiazmatik çekirdeğin ana zaman ayarlayıcı (master pacemaker) rolünü, saatin hormon salgılanması üzerindeki günlük ritimleri nasıl dayattığını ve sirkadiyen, pulsatil ve daha uzun hormonal döngüler arasındaki ayrımı kapsamaktadır. Bu bir fizyoloji konusudur, klinik rehberlik değildir.
Temel sorular
- Moleküler düzeyde sirkadiyen ritmi ne üretmektedir?
- Suprakiazmatik çekirdek ana saat olarak nasıl işlev görmektedir?
- Hangi hormonlar belirgin günlük ritimler göstermekte ve ne zaman zirve yapmaktadır?
- Sirkadiyen ritimler, pulsatil ve daha uzun hormonal döngülerle nasıl ilişkilidir?
Anahtar kavramlar
- Suprakiazmatik çekirdek (ana saat)
- Saat genleri ve transkripsiyon-translasyon geri bildirim döngüsü
- Işığa uyumlanma (entrainment)
- Kortizol diurnal ritmi
- Melatonin ve uyku-uyanıklık döngüsü
- Gece büyüme hormonu salgılanması
- Pulsatil ve sirkadiyen salgılanma
- Ultradiyen ve infradiyen döngüler
Temel kuramlar
- Transkripsiyon-translasyon geri bildirim döngüsü
- Hücresel sirkadiyen saat, protein ürünleri kendi transkripsiyonlarını inhibe eden bir dizi saat geninden oluşmaktadır; bu negatif geri bildirim döngüsündeki gecikme, yaklaşık 24 saatlik bir periyoda sahip kendi kendini idame ettiren bir salınım üretmektedir.
- Çevresel ritimleri senkronize eden merkezi zaman ayarlayıcı (pacemaker)
- Retina tarafından ışığa uyumlanan (entrained) suprakiazmatik çekirdek, vücut genelindeki saatleri koordine etmekte ve nöroendokrin çıktı üzerinde günlük zamanlamayı dayatarak, hormon ritimlerini gece-gündüz döngüsüyle hizalamaktadır.
Mekanizmalar
Bireysel hücreler içinde, çekirdek bir saat genleri seti, bir transkripsiyon-translasyon geri bildirim döngüsü oluşturmaktadır: aktive edici proteinler, ürünleri daha sonra aktivatörleri inhibe eden baskılayıcı genlerin ekspresyonunu yönlendirmekte ve yerleşik gecikme, yaklaşık 24 saatlik kendi kendini idame ettiren bir salınım sağlamaktadır. Hipotalamusun suprakiazmatik çekirdeği, bu tür saat hücrelerinin bir ağını içermekte, her gün retinadan gelen ışık sinyalleriyle sıfırlanmakta ve çevresel saatleri ve nöroendokrin çıktıyı senkronize eden ana zaman ayarlayıcı (master pacemaker) olarak işlev görmektedir. Suprakiazmatik çekirdek, nöral ve hormonal yollar aracılığıyla hipotalamik-hipofizer eksenler üzerinde günlük zamanlamayı dayatmakta, böylece kortizol uyanmaya yakın zirve yapmakta, büyüme hormonu esas olarak erken derin uykuda salgılanmakta ve melatonin geceleri yükselmektedir. Bu sirkadiyen ritimler, daha hızlı pulsatil salgılanma ve adet döngüsü gibi daha uzun döngüler üzerine bindirilmektedir.
Klinik önem
Hormon seviyeleri gün boyunca öngörülebilir şekilde değiştiği için, bir hormonun ölçüldüğü zaman, değerinin yorumlanmasının bir parçasıdır ve sirkadiyen zamanlamanın bozulması fizyolojik olarak önemli kabul edilmektedir. Bu madde, normal salgılanmanın zamanlamasını tanımlamakta olup, bireysel tanı veya tedavi için bir temel teşkil etmemektedir.
Kanıt ve kılavuzlar
Moleküler saat modeli ve suprakiazmatik çekirdeğin zaman ayarlayıcı (pacemaker) rolü, yaygın olarak atıf yapılan derlemelerde ortaya konulmuştur; saat geni geri bildirim mekanizmasının keşfi, 2017 Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü ile tanınmıştır. Saatin endokrin çıktıya, özellikle HPA eksenine bağlanması, özel derlemelerde özetlenmektedir.
Tarihçe
Fizyolojideki günlük ritimler uzun süredir gözlemlenmekteydi, ancak bunların endojen, genetik temelli doğası yirminci yüzyılın sonlarında gösterilmiştir. Suprakiazmatik çekirdeğin memeli ana saati olarak tanımlanması ve ardından saat genlerinin klonlanması, transkripsiyon-translasyon geri bildirim döngüsünü ortaya koyarak, hormon salgılanmasının günlük zamanlaması için moleküler bir mekanizma sağlamıştır.
Öne çıkan isimler
- Joseph S. Takahashi
- Steven M. Reppert
- Michael W. Young
- George P. Chrousos
İlgili konular
Temel eserler
- reppert-weaver-2002
- takahashi-2016
Sıkça sorulan sorular
- Vücudun ana saati nedir?
- Hipotalamusun küçük bir bölgesi olan suprakiazmatik çekirdektir. Yaklaşık 24 saatlik kendi kendini idame ettiren bir ritim üretmekte, her gün ışıkla sıfırlanmakta ve vücut genelindeki saatleri ve hormon ritimlerini senkronize etmektedir.
- Kortizol gün boyunca neden değişmektedir?
- Sirkadiyen saat, HPA eksenini yönlendirmekte, böylece kortizol salgılanması uyanma zamanına yakın bir zirveye yükselmekte ve geceleri bir çukura düşmekte, karakteristik günlük ritmini üretmektedir.