Исследование показывает, что циркадные ритмы играют ключевую роль в здоровье мышц и ускоренном старении у людей, работающих посменно
Согласно новому исследованию, мышечные клетки имеют собственные циркадные часы, и их нарушение из-за сменной работы может оказать глубокое влияние на старение.
Исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, пополняет ряд данных о вреде сменной работы для здоровья.
Команда из Королевского колледжа Лондона раскрыла, что мышечные клетки имеют внутренний механизм хронометража, который регулирует оборот белков, модулируя рост и функционирование мышц. Ночью мышечные часы активируют расщепление дефектных белков, пополняя мышцы, пока тело отдыхает.
Изменение этих внутренних мышечных часов было связано с мышечной деградацией, наблюдаемой с возрастом, известной как саркопения. Это означает, что нарушение циркадных ритмов, как при сменной работе , ускоряет процесс старения.
Ученые использовали в этом исследовании данио-рерио; их часто используют в биологических исследованиях. До 70% генов данио-рерио совпадают с генами, обнаруженными у людей. Данио-рерио легко модифицировать в лабораторных условиях, и они прозрачны, поэтому их мышцы легко наблюдать под микроскопом.
Анализ зебры под микроскопом
Ведущий автор Джеффри Келу, научный сотрудник Королевского колледжа Лондона, сказал: «Чтобы исследовать влияние нарушения циркадных ритмов на мышечные клетки , мы нарушили функцию мышечных часов у данио-рерио, чрезмерно экспрессируя неисправный белок часов. Затем мы наблюдали за рыбами в течение двух лет, сравнивая их со здоровыми контрольными особями».
«Хотя существенных различий в размере мышц в более молодом возрасте — шесть месяцев и один год — не наблюдалось, рыбы, у которых отсутствовали функциональные мышечные часы, демонстрировали явные признаки преждевременного старения в возрасте двух лет. Они были ниже ростом, меньше весили, плавали реже и с меньшей скоростью. Это признаки саркопении и общего снижения подвижности, которые были отмечены у сменных рабочих».
Флуоресцентно маркированные отдельные мышечные волокна личинки данио-рерио
Чтобы понять лежащий в основе механизм, исследователи изучили оборот белка, процесс, необходимый для поддержания мышечной массы, часто ухудшающийся с возрастом. Они показали, что во время ночного отдыха мышечные часы регулируют деградацию дефектных мышечных белков, которые накапливаются в течение дня из-за использования.
Исследование показало, что эта ночная очистка необходима для сохранения мышечной функции. Таким образом, накопление дефектных белков может приводить к ускоренному снижению мышечной массы, наблюдаемому у пожилых рыб с дисфункциональными мышечными часами и у сменных рабочих.
Доктор Келу сказал: «В Великобритании около четырех миллионов сменных работников играют жизненно важную роль в обеспечении круглосуточной работы предприятий и экстренных служб. Наше исследование предоставляет дополнительные доказательства того, что нарушение циркадных ритмов у сменных работников ставит под угрозу множество аспектов здоровья».
«Понимание того, как циркадные нарушения способствуют саркопении, необходимо для разработки стратегий по улучшению здоровья и благополучия сменных работников. Наши результаты подчеркивают возможность использования циркадной биологии для разработки методов лечения, направленных на предотвращение снижения мышечной массы у сменных работников. В настоящее время проводятся доклинические исследования с использованием препаратов для модуляции определенных часовых белков. Это прокладывает путь для будущих методов лечения, которые могут улучшить старение у сменных работников».
Соавтор профессор Саймон Хьюз, эксперт в области биологии клеток развития, добавил: «Эта работа показывает, как изучение чего-то столь сложного, как рост мышц в простой системе, например, маленькой личинке рыбы, может действительно научить нас чему-то. Конечно, кто-то затем должен проверить, верно ли это и для людей, но, по крайней мере, рыбы показывают нам, где искать».