Освещение настроения: исследователи Пенна определили роль серотонина в модуляции циркадного ритма
Исследователи из Медицинской школы Университета Пенсильвании определили, как серотонин снижает чувствительность организма к свету и что постоянное пребывание в темноте приводит к снижению уровня серотонина в мозге плодовых мушек. Эти данные свидетельствуют о том, что серотонин может играть роль в поддержании циркадного ритма, а также в модуляции связанных со светом расстройств, таких как сезонное аффективное расстройство (САР). Старший автор Амита Сегал, доктор философии, Профессор неврологии в Пенсильвании и исследователь Медицинского института Говарда Хьюза (HHMI) и их коллеги сообщают о своих выводах в выпуске Neuron от 7 июля .
24-часовые (циркадные) часы организма контролируют циклы бодрствования и сна, а также ритм других физиологических функций, таких как температура тела и артериальное давление. Хотя организм функционирует примерно по 24-часовому графику, этот цикл можно сбросить из-за нарушения окружающей среды. В лаборатории Сегала дрозофилы представляют собой модельную систему для изучения вовлечения, синхронизации внутренних часов с окружающей средой.
«У людей световой импульс ранним вечером задерживает ритм — если он остается светлым позже, вы ложитесь спать позже», — говорит Сегал. «Беспорядки поздним вечером опережают биологические часы — ранний рассвет ведет к раннему подъему».
Захват был проверен на мухах, подвергая их воздействию светового импульса в темное время суток. Мухи Сегала, очень похожие на регулировку биологических часов, наблюдаемую у людей, сбрасывают свои биологические часы после «ночных» нарушений. Однако эта корректировка уменьшилась, когда мух лечили серотонином перед тестом.
Сегал предполагает, что серотонин защищает биологические часы от чрезмерной чувствительности к легким нарушениям. «Вы не хотите, чтобы ваши часы были настолько сверхчувствительными к свету, что небольшие колебания могут вывести их из строя», — объясняет она. «Серотонин, по-видимому, модулирует реакцию биологических часов на свет».
У мух белок, называемый криптохромом, управляет реакцией биологических часов на свет. В нормальных условиях свет возбуждает криптохром, расположенный в головном мозге, который, в свою очередь, напрямую взаимодействует с белком часов, чтобы сбросить часы. Сегал и его коллеги обнаружили, что серотонин работает, присоединяясь к рецептору серотонина 1B, изменяя активность другого белка, GSK3bß, что еще больше изменяет каскад событий, ведущих к сбросу часов.
Сегал указывает на клиническое значение для понимания взаимодействия между GSK3ß и серотонином. Литий, препарат, обычно назначаемый для лечения биполярного расстройства, нацелен на GSK3ß. «Литий сбрасывает часы у всех исследованных организмов», — объясняет Сегал. «Если предположить, что этот механизм работает таким же образом у млекопитающих, то подразумевается, что антидепрессанты, отличные от лития, также могут влиять на часы».
Сегал и его коллеги также изучали роль серотонина в адаптации к темноте, опыт повышенной чувствительности к свету после длительных периодов темноты. После семи дней в постоянной темноте у мух было значительно снижено содержание серотонина по сравнению с мухами, подвергавшимися нормальному циклу свет-темнота. Интерпретируя взаимосвязь серотонина как его влияния на циркадный ритм, Сегал предполагает: «В ситуациях адаптации к темноте вы можете стать более чувствительными к свету, потому что серотонин снижается».
Снижение уровня серотонина у мух, содержащихся в постоянной темноте, может дать ученым представление об этиологии и лечении SAD, расстройства настроения, связанного с уменьшением количества солнечного света в зимний период. «Люди с сезонным аффективным расстройством будут реагировать на такие лекарства, как прозак, для повышения уровня серотонина», — говорит Сегал. «Пациенты также реагируют на световую терапию. Теперь мы считаем, что свет также увеличивает уровень серотонина — возможно, поэтому оба этих метода лечения эффективны ».
Выявив механизм взаимодействия между серотонином и биологическими часами, а также факторы окружающей среды, влияющие на уровень серотонина в мозге, Сегал и его коллеги надеются пролить свет на возможную роль циркадной активности в аффективных расстройствах. Взаимодействие серотонина, света и циркадной системы предполагает тесную взаимосвязь между циркадной регуляцией и психическим здоровьем.
Соавторами Сегала являются Цюань Юань, Фанджу Линь и Сян Чжун Чжэн, все из Пенсильвании и HHMI. Исследование финансировалось Медицинским институтом Говарда Хьюза.
