Исследовательская группа из Charité – Universitätsmedizin Berlin в Германии недавно разработала новый метод, который может считывать временной статус внутренних биологических часов человеческого тела с помощью всего лишь нескольких волосков, тем самым определяя «хронотип» человека и прокладывая путь для «циркадной медицины», которая практикует медицину, основанную на циркадных ритмах.
Исследователи говорят, что большинство людей осознают его существование только тогда, когда их биологические часы нарушаются, например, при переходе на летнее время или при смене часовых поясов после долгой поездки. Ощущение сонливости и невменяемости является результатом того, что примерно 24-часовой ритм тела не синхронизирован с внешним миром. Однако биологические часы выходят далеко за рамки простого влияния на сон. Он также регулирует секрецию гормонов, функцию пищеварения, изменения температуры тела и даже изменяет метаболизм и эффективность лекарств в организме. При лечении некоторых заболеваний различия во времени введения могут напрямую влиять на эффективность.
«Например, исследования показали, что некоторые виды иммунотерапии рака имеют значительные различия в эффективности при применении в разное время дня». Профессор Ахим Крамер, заведующий отделением хронобиологии отделения анестезиологии и реаниматологии Шарите, отметил: «Вероятно, это связано с тем, что, как и большинство органов, иммунная система также следует примерно 24-часовому ритму, и этот ритм неодинаков у разных людей». Развивающаяся медицина ритма пытается включить такого рода персонализированную информацию о времени в диагностику и лечение.
В настоящее время основным узким местом в смежных областях является вопрос о том, как простым способом измерить время биологических часов человека. В настоящее время «золотым стандартом» является сбор слюны в условиях низкой освещенности в течение нескольких часов для измерения момента секреции так называемого «темного гормона» мелатонина. Этот процесс должен быть завершен в лаборатории, а операция сложна и ее трудно продвигать в больших масштабах.
Альтернатива, предложенная командой Крамера, намного проще: чтение биологических часов через клетки волосяных фолликулов. Исследователи обнаружили экспрессионную активность 17 генов, связанных с молекулярными часами или регулируемых ими, в небольшом количестве клеток корней волос, и использовали алгоритм для анализа общей картины экспрессии этих генов, чтобы вычислить конкретный «временной момент» собственного 24-часового ритма субъекта, и для завершения потребовался только один образец. В исследовании, в котором приняли участие около 4000 участников, метод тестирования волос был почти так же точен, как и стандартные лабораторные методы оценки циркадных ритмов, но его было гораздо проще выполнять.
«Анализ волос легче проводить, и именно здесь этот подход наиболее ценен», — сказал Крамер. Исследовательская группа проверила это решение на большой выборке: более 4000 участников собрали образцы волос дома и отправили их в лабораторию. Результаты доказывают, что метод, как ожидается, будет широко использоваться среди населения.
Это исследование также систематически выявило множество факторов, влияющих на время биологических часов, и использовало биологические данные для подтверждения закономерностей, наблюдавшихся в прошлых анкетных опросах. Исследования показывают, что возраст является одной из важных переменных: люди в возрасте около 20 лет засыпают в среднем примерно на час позже, чем люди старше 50 лет. Гендерные различия также отражаются: внутреннее время женщин немного раньше, чем у мужчин, но разница составляет всего около 6 минут, что намного меньше, чем предыдущие оценки, основанные на данных анкетирования. Тем не менее, исследователи полагают, что пол влияет на циркадные часы, поскольку другие исследования показали, что половые гормоны регулируют биологические ритмы.
В целом, суточный режим человека формируется под воздействием множества факторов. «Генетическая предрасположенность, возраст, пол и образ жизни — все это играет роль, поэтому различия во внутренних часах между людьми могут быть весьма значительными», — объясняет Крамер. Кроме того, довольно неожиданным открытием является то, что влияние образа жизни больше, чем ожидалось: данные показывают, что внутренние биологические часы испытуемых с постоянной работой идут в среднем примерно на полчаса раньше, чем у безработных.
На следующем этапе исследовательская группа планирует стандартизировать эту технологию обнаружения волос, чтобы ее можно было применять в качестве рутинного лабораторного проекта и продвигать в клинических ситуациях, таких как консультации по сну или оценка аномальных режимов сна, что сделает медицину ритма более эффективной. Исследователи также надеются использовать этот метод, чтобы проверить, действительно ли распределение времени лечения в соответствии с биологическими часами человека может повысить эффективность и уменьшить побочные эффекты, что более выгодно, чем методы лечения, которые вообще не учитывают временные факторы.
Согласно сообщениям, это исследование было опубликовано в Трудах Национальной академии наук (PNAS), а статья называется «HairTime: неинвазивный анализ для оценки циркадной фазы по одному образцу волос». Чтобы способствовать преобразованию результатов, Медицинская школа Шарите создала начинающую компанию BodyClock Technologies GmbH для продвижения теста. Профессор Крамер является одним из акционеров и обладателей патентов компании; компания также отвечает за сбор данных примерно 4000 образцов в этом исследовании. Часть исследовательской работы выполнена в рамках совместного исследовательского центра «Основы ритмической медицины» (TRR 418), финансируемого Немецким исследовательским фондом (DFG).