Fotoperiodická modulace centrálních cirkadiánních hodin v suprachiasmatických jádrech a periferních hodin v játrech

Abstract

Většina fyziologických procesů se v organismech opakuje v denních intervalech stále znovu a znovu tak, že vykazují cirkadiánní rytmy. Tyto rytmy jsou u savců řízeny centrálními hodinami uloženými v suprachiasmatických jádrech (SCN) hypotalamu. Signalizace z SCN ovlivňuje periferní hodiny, které se nacházejí ve většině tkání těla. V gastrointestinálním systému je běh periferních hodin úzce propojen s metabolismem. Mechanismus tvorby cirkadiánních oscilací je založen na transkripčně-translačních zpětnovazebných smyčkách, díky kterým dochází k rytmické expresi hodinových genů. Cirkadiánní hodiny jsou každodenně seřizovány s vnějším prostředím. Pro synchronizaci centrálních hodin v SCN je důležité především střídání světla a tmy. Perifení hodiny jsou seřizovány jak signály z SCN, tak dalšími faktory, například příjmem potravy. Délka světlé části dne, neboli fotoperioda, se v našich zeměpisných šířkách v průběhu roku mění a cirkadiánní hodiny se tak musí těmto změnám neustále přizpůsobovat. Mechanismus, jakým se cikadiánní systém přizpůsobuje změně fotoperiody, není dosud přesně znám. Cílem této práce bylo objasnit vliv změny fotoperiody na centrální hodiny v SCN a na periferní hodiny v játrech. Specifickým cílem bylo zjistit dynamiku s jakou se tyto hodiny přizpůsobují ke změně z dlouhé fotoperiody s...

Most physiological processes in mammals follow daily oscillations. These circadian rhythms are driven by central oscillator located in the suprachiasmatic nucleus (SCN) of hypothalamus. The SCN coordinates rhythmical activity of the subsidiary peripheral oscillators distributed in many different tissues. In gastrointestinal system, the peripheral clocks and metabolism are closely linked. The mechanism of circadian oscillations is based on transcriptional-translational feedback loops, which drive rhythmic expression of the clock genes. The entrainment with external conditions is essential for proper function of the circadian clock. While the SCN is driven mainly by the light-dark cycle, synchronization of the peripheral clocks depend on many factors, such as feeding and fasting. The length of the light part of the day, i.e. photoperiod, changes throughout the year rapidly and circadian system has to adapt to the changes all the time. However, a mechanism of adjustment to the change in the photoperiod has not been fully understood. The aim of this work was to elucidate the effect of change in the photoperiod on the central SCN clock and on the peripheral clock in the liver. Firstly, we focused on dynamics of adjustment of these clocks to the change from a long photoperiod, with 18 hours of light, to...