Ugrás a tartalomhoz

„Cirkadián ritmus” változatai közötti eltérés

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Laptörténet interaktív böngészése
[ellenőrzött változat][ellenőrzött változat]
← Régebbi szerkesztés
Tartalom törölve Tartalom hozzáadva
VizuálisWikiszöveges
Nincs szerkesztési összefoglaló
ZKata (vitalap | szerkesztései)
2 951 szerkesztés
Elírás
Címkék: Mobilról szerkesztett Mobil web szerkesztés
 
(43 közbenső módosítás, amit 31 másik szerkesztő végzett, nincs mutatva)
1. sor: 1. sor:
Egy '''cirkadián ritmus''' '''(„napi biológiai óra”)''' olyan, nagyjából 24 órás ciklus, ami az [[élőlény]]ek ([[növények]], [[állatok]], [[gombák]], [[cianobaktériumok]]) [[biokémia]]i, [[Élettan|fiziológia]]i folyamataiban vagy [[viselkedés]]ében lép fel. A „cirkadián” ''(circadian)'' kifejezés [[Franz Halberg]]től<ref>cite web|url=http://www.msi.umn.edu/~halberg Halberg Chronobiology Centre</ref> származik, a [[latin nyelv|latin]] ''<ref>cite web|url=http://latinszotar.hu/magyar-latin-szotar/forditas/k%C3%B6r/</ref>'' ''circulus'' (kör) és ''dies, diei'' (nap) szavakból, szó szerinti jelentése „körülbelül egy nap(os)”. A [[biológia]]i ritmusok, ciklusok (napi, [[árapály]]hoz köthető, heti, évszakos, éves ciklusok) vizsgálatával foglalkozó résztudomány neve [[Biológia|kronobiológia]].
Egy '''cirkadián ritmus''' '''(„napi biológiai óra”)''' olyan, nagyjából 24 órás ciklus, ami az [[élőlény]]ek ([[növények]], [[állatok]], [[gombák]], [[cianobaktériumok]]) [[biokémia]]i, [[Élettan|fiziológiai]] folyamataiban vagy [[viselkedés]]ében lép fel. A „cirkadián” ''(circadian)'' kifejezés [[Franz Halberg]]től<ref>cite web|url=http://www.msi.umn.edu/~halberg {{Wayback|url=http://www.msi.umn.edu/~halberg |date=20061209143746 }} Halberg Chronobiology Centre</ref> származik, a [[latin nyelv|latin]] ''circulus''<ref>cite web|url=http://latinszotar.hu/magyar-latin-szotar/forditas/k%C3%B6r/{{Halott link|url=http://latinszotar.hu/magyar-latin-szotar/forditas/k%C3%B6r/ |date=2018-08 }}</ref> (kör) és ''dies, diei'' (nap) szavakból, szó szerinti jelentése „körülbelül egy nap(os)”. A [[biológia]]i ritmusok, ciklusok (napi, [[árapály]]hoz köthető, heti, évszakos, éves ciklusok) vizsgálatával foglalkozó résztudomány neve [[kronobiológia]].


A cirkadián ritmusokat az élőlény saját belső időmérő rendszere vezérli, de egyes külső, szinkronizáló stimulusok segítenek beállítani – ezeket [[de:zeitgeber|zeitgeber]]nek nevezik. A legfontosabb közülük a [[nap]]fény. Ezek a ritmusok teszik lehetővé, hogy az élőlények számítsanak a környezeti körülmények szabályos váltakozásaira, és fel tudjanak készülni rájuk.
A cirkadián ritmusokat az élőlény saját belső időmérő rendszere vezérli, amit külső, szinkronizáló stimulusok ([[zeitgeber]]ek) is segítenek. A legfontosabb közülük a [[nap]]fény. Ezek a ritmusok teszik lehetővé, hogy az élőlények alkalmazkodni tudjanak a környezeti körülmények szabályos váltakozásaihoz, és fel tudjanak készülni rájuk.


Az egy naposnál rövidebb periódusidejű ciklusokat [[Die|ultradián]], a hosszabb periódusidejűeket [[Latin (nyelv) latinul#infra|infradián ritmus]]nak nevezik.
Az egy naposnál rövidebb periódusidejű ciklusokat [[ultradián ritmus|ultradián]], a hosszabb periódusidejűeket [[infradián ritmus]]nak nevezik.

⚫
==Története==


⚫
== Története ==
A cirkadián ritmus első dokumentált megfigyelése [[Androszthenész]]hez fűződik, aki a [[Kr. e. 4. század]]ban [[III. Alexandrosz makedón király|Nagy Sándor]] hadjáratainak megörökítésekor egy [[tamarindusz]]fa [[levél (botanika)|leveleinek]] napi mozgását is leírta. Az endogén (belső eredetű) cirkadián oszcilláció első modern megfigyelése az 1700-as években élt francia tudós, [[Jean-Jacques d'Ortous de Mairan]] érdeme. Ő azt is észrevette, hogy a [[szemérmes mimóza]] ''(Mimosa pudica)'' növény leveleinek mozgásában megfigyelhető 24 órás mintázat akkor sem szűnik meg, ha a növényt teljes sötétségben tartva megfosztja a fényhatás külső (exogén) stimuláló hatásától. Kísérleteit mintegy 30 évvel később ismételték meg (Hill, 1757;<ref>Hill, H.D. (1757). The Sleep of Plants. (London: R. Baldwin)</ref> Duhamel duMonceau, 1759;<ref>Duhamel duMonceau, H.L. (1759). La Physique des Arbres. (Paris: H.L. Guerin and L.F. Delatour)</ref> Zinn, 1759<ref>Zinn, J.G. (1759). Von dem Schlafe der Pflanzen. Hamburg. Mag. 22, 40–50.</ref>), ezekben a vizsgálatokban már a hőmérséklet változásának stimuláló hatását is kizárták. 1832-ben de Candolle meghatározta a mimóza [[szabadon futó ritmus]]ának hosszát (22-23 óra között), ami határozottan rövidebb egy napnál. Megmutatta továbbá, hogy a ritmus megfordítható, ha a növényt érő világosság és sötétség váltakozását megfordítja.<ref>de Candolle, A.P. (1832). Physiologie Végétale. (Paris: Bechet Jeune)</ref>
A cirkadián ritmus első dokumentált megfigyelése [[Androszthenész]]hez fűződik, aki a [[Kr. e. 4. század]]ban [[III. Alexandrosz makedón király|Nagy Sándor]] hadjáratainak megörökítésekor egy [[tamarindusz]]fa [[levél (botanika)|leveleinek]] napi mozgását is leírta. Az endogén (belső eredetű) cirkadián oszcilláció első modern megfigyelése az 1700-as években élt francia tudós, [[Jean-Jacques d'Ortous de Mairan]] érdeme. Ő azt is észrevette, hogy a [[szemérmes mimóza]] ''(Mimosa pudica)'' növény leveleinek mozgásában megfigyelhető 24 órás mintázat akkor sem szűnik meg, ha a növényt teljes sötétségben tartva megfosztja a fényhatás külső (exogén) stimuláló hatásától. Kísérleteit mintegy 30 évvel később ismételték meg (Hill, 1757;<ref>Hill, H.D. (1757). The Sleep of Plants. (London: R. Baldwin)</ref> Duhamel duMonceau, 1759;<ref>Duhamel duMonceau, H.L. (1759). La Physique des Arbres. (Paris: H.L. Guerin and L.F. Delatour)</ref> Zinn, 1759<ref>Zinn, J.G. (1759). Von dem Schlafe der Pflanzen. Hamburg. Mag. 22, 40–50.</ref>), ezekben a vizsgálatokban már a hőmérséklet változásának stimuláló hatását is kizárták. 1832-ben de Candolle meghatározta a mimóza [[szabadon futó ritmus]]ának hosszát (22-23 óra között), ami határozottan rövidebb egy napnál. Megmutatta továbbá, hogy a ritmus megfordítható, ha a növényt érő világosság és sötétség váltakozását megfordítja.<ref>de Candolle, A.P. (1832). Physiologie Végétale. (Paris: Bechet Jeune)</ref>


1918-ban J. S. Szymanski kimutatta, hogy az állatok képesek a 24 órás alvás-ébrenlét ciklus fenntartására még akkor is, ha a fény és a hőmérséklet változásától, mint külső stimulustól elvágja őket.<ref>{{cite journal | last = Danchin | first = Antoine | date = | year = | month = | title = Important dates 1900-1919 | journal = HKU-Pasteur Research Centre | publisher = | location = Paris | url = http://www.pasteur.fr/recherche/unites/REG/causeries/dates_1900.html | accessdate = 2008-01-12 | quote = }}</ref>
1918-ban J. S. Szymanski kimutatta, hogy az állatok képesek a 24 órás alvás-ébrenlét ciklus fenntartására még akkor is, ha a fény és a hőmérséklet változásától, mint külső stimulustól elvágja őket.<ref>{{cite journal | last = Danchin | first = Antoine | date = | year = | month = | title = Important dates 1900-1919 | journal = HKU-Pasteur Research Centre | publisher = | location = Paris | url = http://www.pasteur.fr/recherche/unites/REG/causeries/dates_1900.html | accessdate = 2008-01-12 | quote = | archiveurl = https://web.archive.org/web/20031020031510/http://www.pasteur.fr/recherche/unites/REG/causeries/dates_1900.html | archivedate = 2003-10-20 }}</ref>


== Kritériumok ==
== Kritériumok ==
16. sor: 15. sor:


* A ritmus állandó körülmények között (például teljes sötétségben) is fennmarad, kb. 24 órás periódusidővel. Ennek a feltételnek az a szerepe, hogy megkülönböztesse a cirkadián ritmusokat az olyan látszólagosan cirkadián ritmusoktól, amik csak periodikus külső stimulusokra adott válaszreakciók. Egy ritmust nem nevezhetünk endogénnek, ha nem lett tesztelve külső, periodikus befolyásoló tényezők nélkül.
* A ritmus állandó körülmények között (például teljes sötétségben) is fennmarad, kb. 24 órás periódusidővel. Ennek a feltételnek az a szerepe, hogy megkülönböztesse a cirkadián ritmusokat az olyan látszólagosan cirkadián ritmusoktól, amik csak periodikus külső stimulusokra adott válaszreakciók. Egy ritmust nem nevezhetünk endogénnek, ha nem lett tesztelve külső, periodikus befolyásoló tényezők nélkül.
* A ritmus hőmérséklet-független, tehát megtartja periódusidejét különböző hőmérsékleti tartományokban. Ez a feltétel megkülönbözteti a cirkadián ritmusokat az olyan biológiai ritmusoktól, ahol a ritmust egy [[kémiai reakció]]-útvonal periodikus természete generálja. Kellően alacsony vagy magas hőmérsékleten valamely cirkuláris reakció periódusideje beállhat éppen 24 óra körüli értékre, de ez csak véletlen egybeesés.
* A ritmus hőmérséklet-független, tehát megtartja periódusidejét különböző hőmérsékleti tartományokban. Ez a feltétel megkülönbözteti a cirkadián ritmusokat az olyan biológiai ritmusoktól, ahol a ritmust egy [[kémiai reakció|kémiaireakció]]-útvonal periodikus természete generálja. Kellően alacsony vagy magas hőmérsékleten valamely cirkuláris reakció periódusideje beállhat éppen 24 óra körüli értékre, de ez csak véletlen egybeesés.
* A ritmus külső stimulus hatására újraindítható. Ez segít megkülönböztetni a cirkadián ritmusokat olyan más lehetséges endogén 24 órás ritmusoktól, melyek immúnisak a külső stimulusokra, így nem alkalmasak a [[helyi idő]] megbecsülésére. Az [[időzóna|időzónák]] közötti utazás problémái jól illusztrálják a [[biológiai óra]] beállításának szükségességét, hogy az a helyi időt tükrözze vissza. Amíg a ritmus újra beáll, az utazó rendszerint [[jetlag]]ben szenved.
* A ritmus külső stimulus hatására újraindítható. Ez segít megkülönböztetni a cirkadián ritmusokat olyan más lehetséges endogén 24 órás ritmusoktól, melyek immunisak a külső stimulusokra, így nem alkalmasak a [[helyi idő]] megbecsülésére. Az [[időzóna|időzónák]] közötti utazás problémái jól illusztrálják a [[biológiai óra]] beállításának szükségességét, hogy az a helyi időt tükrözze vissza. Amíg a ritmus újra beáll, az utazó rendszerint [[jetlag]]ben szenved.


==Kialakulása==
== Kialakulása ==
A [[fényérzékeny fehérjék]] és a cirkadián ritmusok tudomásunk szerint a legősibb [[sejt]]ekben alakultak ki, azért, hogy a [[Dezoxiribonukleinsav|DNS]] replikációjának érzékeny folyamatát megóvják a nap közbeni magas [[ultraibolya]] sugárzás káros hatásától. Ezek eredményeként a replikáció éjszaka, sötétben történt.<ref>[http://www.eurekalert.org/pub_releases/2005-08/osu-nla082205.php New look at DNA hints at origin of ultraviolet damage]</ref><ref>http://www.scienceagogo.com/news/20070101164743data_trunc_sys.shtml UV Damage To DNA Clocked</ref><ref>Selene S. Nikaido and Carl Hirschie Johnson: Daily and Circadian Variation in Survival From Ultraviolet Radiation in Chlamydomonas reinhardtii {{doi|10.1562/0031-8655(2000)071<0758:DACVIS>2.0.CO;2}}</ref> A [[recens faj|recens]] ''[[Neurospora]]'' gombában máig jelen van ez az időzítési mechanizmus. A ritmusok a környezet állapotával való koordináció mellett igen fontosnak bizonyultak az egyedben zajló, ciklikus biokémiai folyamatok szabályozásában is. Ezt sugallja a kísérlet, melyben állandó laboratóriumi körülmények között tartott több száz generációnyi [[ecetmuslica|ecetmuslicán]] bizonyították a cirkadián ritmusok örökletes természetét (Sheeba et al. 1999<ref>Sheeba V, Sharma VK, Chandrashekaran MK, and Joshi A: Persistence of eclosion rhythm in Drosophila melanogaster after 600 generations in an aperiodic environment. {{doi|10.1007/s00114-002-0360-9}}</ref>), továbbá azok a kutatások, melyek során sikerült megszüntetni a [[japán fürj]]ek viselkedésbeli cirkadián ritmusait – ám a fiziológiaiakat nem (Guyomarc'h et al. 1998,<ref>Catherine Guyomarc'h; Sophie Lumineau; Jean-Pierre Richard: Circadian rhythm of activity in Japanese quail in constant darkness: variability of clarity and possibility of selection. {{doi|10.3109/07420529808998685}}</ref> Zivkovic et al. 1999<ref>Bora D. Zivkovic, Herbert Underwood, Christopher T. Steele, Kent Edmonds: Formal properties of the circadian and photoperiodic systems of Japanese quail: phase response curve and effects of T-cycles. {{doi|10.1177/074873099129000786}}</ref>).
A [[fényérzékeny fehérjék]] és a cirkadián ritmusok tudomásunk szerint a legősibb [[sejt]]ekben alakultak ki, azért, hogy a [[Dezoxiribonukleinsav|DNS]] replikációjának érzékeny folyamatát megóvják a nap közbeni magas [[ultraibolya]] sugárzás káros hatásától. Ezek eredményeként a replikáció éjszaka, sötétben történt.<ref>[http://www.eurekalert.org/pub_releases/2005-08/osu-nla082205.php New look at DNA hints at origin of ultraviolet damage]</ref><ref>http://www.scienceagogo.com/news/20070101164743data_trunc_sys.shtml UV Damage To DNA Clocked</ref><ref>Selene S. Nikaido and Carl Hirschie Johnson: Daily and Circadian Variation in Survival From Ultraviolet Radiation in Chlamydomonas reinhardtii {{doi|10.1562/0031-8655(2000)071<0758:DACVIS>2.0.CO;2}}</ref> A [[recens faj|recens]] ''[[Neurospora]]'' gombában máig jelen van ez az időzítési mechanizmus. A ritmusok a környezet állapotával való koordináció mellett igen fontosnak bizonyultak az egyedben zajló, ciklikus biokémiai folyamatok szabályozásában is. Ezt sugallja a kísérlet, melyben állandó laboratóriumi körülmények között tartott több száz generációnyi [[ecetmuslica|ecetmuslicán]] bizonyították a cirkadián ritmusok örökletes természetét (Sheeba et al. 1999<ref>Sheeba V, Sharma VK, Chandrashekaran MK, and Joshi A: Persistence of eclosion rhythm in Drosophila melanogaster after 600 generations in an aperiodic environment. {{doi|10.1007/s00114-002-0360-9}}</ref>), továbbá azok a kutatások, melyek során sikerült megszüntetni a [[japán fürj]]ek viselkedésbeli cirkadián ritmusait – ám a fiziológiaiakat nem (Guyomarc'h et al. 1998,<ref>Catherine Guyomarc'h; Sophie Lumineau; Jean-Pierre Richard: Circadian rhythm of activity in Japanese quail in constant darkness: variability of clarity and possibility of selection. {{doi|10.3109/07420529808998685}}</ref> Zivkovic et al. 1999<ref>Bora D. Zivkovic, Herbert Underwood, Christopher T. Steele, Kent Edmonds: Formal properties of the circadian and photoperiodic systems of Japanese quail: phase response curve and effects of T-cycles. {{doi|10.1177/074873099129000786}}</ref>).


A legegyszerűbb ismert cirkadián óra a [[prokarióta]] [[cianobaktériumok]]é. Az újabb kutatások megmutatták, hogy a ''Synechococcus elongatus'' cirkadián órája ''[[in vitro]]'' is működésbe hozható, mindössze három fehérjére van szükség a központi [[oszcillátor]] létrehozásához.<ref>Carl Hirschie Johnson, Susan S. Golden, Masahiro Ishiura & Takao Kondo: Circadian clocks in prokaryotes {{doi|10.1046/j.1365-2958.1996.00613.x}}</ref> Ez az egyszerű mechanizmus több napon keresztül képes volt [[Adenozin-trifoszfát|ATP]] hozzáadásával fenntartani egy 22 órás ritmust. A prokarióták cirkadián ritmusát korábban csak egy DNS-[[transzkripció]]s és -[[transzláció]]s mechanizmus közbeiktatásával tudták elképzelni.
A legegyszerűbb ismert cirkadián óra a [[prokarióta]] [[cianobaktériumok]]é. Az újabb kutatások megmutatták, hogy a ''Synechococcus elongatus'' cirkadián órája ''[[in vitro]]'' is működésbe hozható, mindössze három fehérjére van szükség a központi [[oszcillátor]] létrehozásához.<ref>Carl Hirschie Johnson, Susan S. Golden, Masahiro Ishiura & Takao Kondo: Circadian clocks in prokaryotes {{doi|10.1046/j.1365-2958.1996.00613.x}}</ref> Ez az egyszerű mechanizmus több napon keresztül képes volt [[Adenozin-trifoszfát|ATP]] hozzáadásával fenntartani egy 22 órás ritmust. A prokarióták cirkadián ritmusát korábban csak egy DNS-[[transzkripció]]s és -[[transzláció]]s mechanizmus közbeiktatásával tudták elképzelni.
30. sor: 29. sor:
A biológiai órák kutatása a 20. század második felében indult be. Mára tudjuk, hogy a molekuláris cirkadián óra már egyetlen sejtben is működőképes („sejtautonóm”).<ref>[http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15550250 Circadian gene expression in individual fibroblast...[Cell. 2004&#93; - PubMed Result<!-- Bot generated title -->]</ref> Ugyanakkor, az állati sejtek egymással kommunikálva képesek szinkronizált elektromos jelzéseket kibocsátani. Ezek az [[agy]] [[belső elválasztású mirigyek|belső elválasztású mirigyeire]] hatást gyakorolhatnak, melyek így periodikusan [[hormon]]okat bocsátanak ki. Ezen hormonok [[receptor]]ai a testben elszórva többfelé megtalálhatók, és szinkronizálják az egyes szervek saját periférikus óráit. Ezért lehetséges, hogy a [[szem]] által észlelt, időre vonatkozó információ az agyban lévő órához utazik, és azon keresztül a test többi része is szinkronba kerül. Ezen az úton hozza összhangba belső biológiai óránk pl. az alvás-ébrenlét, a testhőmérséklet, a szomjúság- és éhségérzet időzítését is.
A biológiai órák kutatása a 20. század második felében indult be. Mára tudjuk, hogy a molekuláris cirkadián óra már egyetlen sejtben is működőképes („sejtautonóm”).<ref>[http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15550250 Circadian gene expression in individual fibroblast...[Cell. 2004&#93; - PubMed Result<!-- Bot generated title -->]</ref> Ugyanakkor, az állati sejtek egymással kommunikálva képesek szinkronizált elektromos jelzéseket kibocsátani. Ezek az [[agy]] [[belső elválasztású mirigyek|belső elválasztású mirigyeire]] hatást gyakorolhatnak, melyek így periodikusan [[hormon]]okat bocsátanak ki. Ezen hormonok [[receptor]]ai a testben elszórva többfelé megtalálhatók, és szinkronizálják az egyes szervek saját periférikus óráit. Ezért lehetséges, hogy a [[szem]] által észlelt, időre vonatkozó információ az agyban lévő órához utazik, és azon keresztül a test többi része is szinkronba kerül. Ezen az úton hozza összhangba belső biológiai óránk pl. az alvás-ébrenlét, a testhőmérséklet, a szomjúság- és éhségérzet időzítését is.


==Növényekben==
== Növényekben ==


Egyes növények [[Növényi mozgások|turgormozgásának]] cirkadián ritmusát már az [[ókor]]ban felismerték, a 18. századtól pedig tudományos vizsgálat tárgyává is tették. (Bővebben lásd az [[#Története|általános történeti részt]].)
Egyes növények [[Növényi mozgások|turgormozgásának]] cirkadián ritmusát már az [[ókor]]ban felismerték, a 18. századtól pedig tudományos vizsgálat tárgyává is tették. (Bővebben lásd az [[#Története|általános történeti részt]].)


A 20. század második felében ismerték csak fel, hogy a levelek mozgása csak egy a növények cirkadián ritmusai közül. Ezek közé tartoznak még a [[csírázás]]sal, növekedéssel, [[enzim]]aktivitással, [[virág]]nyílással, [[fotoszintézis]]sel és illatanyagok kibocsátásával kapcsolatos ritmusok (Cumming and Wagner, 1968<ref>Cumming, B.G., and Wagner, E. (1968). Rhythmic processes in plants. Annu. Rev. Plant Physiol. 19, 381–416.</ref>).
A 20. század második felében ismerték csak fel, hogy a levelek mozgása csak egy a növények cirkadián ritmusai közül. Ezek közé tartoznak még a [[csírázás]]sal, növekedéssel, [[enzim]]aktivitással, virágnyílással, [[fotoszintézis]]sel és illatanyagok kibocsátásával kapcsolatos ritmusok (Cumming and Wagner, 1968<ref>Cumming, B.G., and Wagner, E. (1968). Rhythmic processes in plants. Annu. Rev. Plant Physiol. 19, 381–416.</ref>).


A növények [[fotoperiodizmus]]ának működéséhez szükséges, hogy a nappalok hosszúságának változását a növény valamilyen módon érzékelje. A cirkadián ritmust felhasználó bonyolult folyamat kulcsa, hogy a nap késői szakaszában termelődő fehérje fényérzékenysége miatt rövid nappalokon elbomlik, hosszú nappalokon megmarad, a folyamat pedig továbbhaladva, például a virágzást beindíthatja.
A növények [[fotoperiodizmus]]ának működéséhez szükséges, hogy a nappalok hosszúságának változását a növény valamilyen módon érzékelje. A cirkadián ritmust felhasználó bonyolult folyamat kulcsa, hogy a nap késői szakaszában termelődő fehérje fényérzékenysége miatt rövid nappalokon elbomlik, hosszú nappalokon megmarad, a folyamat pedig továbbhaladva, például a virágzást beindíthatja.
40. sor: 39. sor:
Növényeknél a cirkadián ritmus jellemző modellorganizmusa a [[keresztesvirágúak]] ''(Brassicaceae)'' közé tartozó ''[[Arabidopsis thaliana]]'' (lúdfű).
Növényeknél a cirkadián ritmus jellemző modellorganizmusa a [[keresztesvirágúak]] ''(Brassicaceae)'' közé tartozó ''[[Arabidopsis thaliana]]'' (lúdfű).


==Állatokban==
== Állatokban ==
A cirkadián ritmusok fontos szerepet játszanak az állatok és az ember [[alvás]]i és táplálkozási sémáinak meghatározásában. Tisztán látszik az is, hogy a belső testhőmérséklet, [[agyhullám]]-aktivitás, [[hormon]]termelés, sejt-regeneráció és más biológiai tevékenységek is a napi ritmusokhoz köthetők. Továbbá, a [[fotoperiodizmus]] mechanizmusa, tehát az élőlényeknek a nappalok és éjszakák hosszára adott fiziológiás válasza, ami a növények és állatok életében is fontos szerepet játszik, szintén a cirkadián rendszer segítségével tudja mérni és értelmezni a nappalok hosszúságát.
A cirkadián ritmusok fontos szerepet játszanak az állatok és az ember [[alvás]]i és táplálkozási sémáinak meghatározásában. Tisztán látszik az is, hogy a belső testhőmérséklet, [[agyhullám]]-aktivitás, [[hormon]]termelés, sejt-regeneráció és más biológiai tevékenységek is a napi ritmusokhoz köthetők. Továbbá, a [[fotoperiodizmus]] mechanizmusa, tehát az élőlényeknek a nappalok és éjszakák hosszára adott fiziológiás válasza, ami a növények és állatok életében is fontos szerepet játszik, szintén a cirkadián rendszer segítségével tudja mérni és értelmezni a nappalok hosszúságát.
{{Cquote|Az, hogy képesek legyenek időben előre jelezni az időjárás változásának, a táplálék hozzáférhetőségének vagy a ragadozók tevékenységének az évszakos váltakozásait, számos faj túlélése szempontjából létfontosságú. Bár nem az egyetlen szóba jövő környezeti tényező, a fotoperiódusnak (a nappal hosszúságának) a változása a legalkalmasabb arra, hogy időzítse az évszakos fiziológiai-viselkedésbeli változásokat, többek közt a [[migráció]]t, a [[hibernáció]]t és a párzási időszakot.<ref>{{cite web |url= http://scienceblogs.com/clock/2007/07/clock_tutorial_16_photoperiodi_1.php |title=Clock Tutorial #16: Photoperiodism - Models and Experimental Approaches |accessdate=2007-12-09 |last=Zivkovic |first=Bora "Coturnix" |date=2005-08-13|work=A Blog Around the Clock |publisher=ScienceBlogs |quote= }}</ref>}}
{{Cquote|Az, hogy képesek legyenek időben előre jelezni az időjárás változásának, a táplálék hozzáférhetőségének vagy a ragadozók tevékenységének az évszakos váltakozásait, számos faj túlélése szempontjából létfontosságú. Bár nem az egyetlen szóba jövő környezeti tényező, a fotoperiódusnak (a nappal hosszúságának) a változása a legalkalmasabb arra, hogy időzítse az évszakos fiziológiai-viselkedésbeli változásokat, többek közt a [[migráció]]t, a [[hibernáció]]t és a párzási időszakot.<ref>{{cite web |url=http://scienceblogs.com/clock/2007/07/clock_tutorial_16_photoperiodi_1.php |title=Clock Tutorial #16: Photoperiodism - Models and Experimental Approaches |accessdate=2007-12-09 |last=Zivkovic |first=Bora "Coturnix" |date=2005-08-13 |work=A Blog Around the Clock |publisher=ScienceBlogs |quote= |archiveurl=https://web.archive.org/web/20080101142300/http://scienceblogs.com/clock/2007/07/clock_tutorial_16_photoperiodi_1.php |archivedate=2008-01-01 }}</ref>}}


=== A világosság-sötétség ciklus hatása ===
=== A világosság-sötétség ciklus hatása ===


A cirkadián ritmus kötődik a világosság és sötétség váltakozásához. A hosszabb időre teljes sötétségben tartott állatok (vagy emberek) előbb-utóbb [[szabadon futó ritmus]]ra térnek át. Minden eltelt „nappal” az alvási ciklus eltolódik előre vagy hátra, attól függően hogy az endogén periódusidő rövidebb vagy hosszabb 24 óránál. A környezeti stimulusokat, amik mindennap újraindítják a cirkadián ritmust, [[zeitgeber]]nek nevezik ([[német nyelv|ném.]]: „idő-adó”).<ref name=health.am>{{cite web | Shneerson JM, Ohayon MM, Carskadon MA | title =Circadian rhythms | publisher=Armenian Medical Network | work = Rapid eye movement (REM) sleep | url=http://www.sleep.health.am/sleep/more/circadian-rhythms/ | year = 2007 | accessdate=2007-09-19}}</ref> Érdekes, hogy a teljesen [[vakság|vak]] föld alatti emlősök (pl. [[földikutya]], ''Spalax'' sp.) képesek fenntartani endogén óráikat a külső stimulusok nyilvánvaló hiányában is. A „szabadon futó” élőlények, ha egyébként egy hosszabb alvási periódus jellemző rájuk, ez a tulajdonságuk a külső stimulusoktól elszigetelve is megmarad. Ami változik, hogy az alvás-ébrenlét ritmusa nem lesz szinkronban a földi 24 órás nappal-éjszaka ciklussal – így fáziseltérésbe kerülhet más cirkadián vagy [[ultradián ritmus]]okkal, mint a testhőmérséklet változása vagy az emésztési ciklus{{forrás}}.
A cirkadián ritmus kötődik a világosság és sötétség váltakozásához. A hosszabb időre teljes sötétségben tartott állatok (vagy emberek) előbb-utóbb [[szabadon futó ritmus]]ra térnek át. Minden eltelt „nappal” az alvási ciklus eltolódik előre vagy hátra, attól függően, hogy az endogén periódusidő rövidebb vagy hosszabb 24 óránál. A környezeti stimulusokat, amik mindennap újraindítják a cirkadián ritmust, [[zeitgeber]]nek nevezik ([[német nyelv|ném.]]: „idő-adó”).<ref name=health.am>{{cite web | Shneerson JM, Ohayon MM, Carskadon MA | title =Circadian rhythms | publisher=Armenian Medical Network | work = Rapid eye movement (REM) sleep | url=http://www.sleep.health.am/sleep/more/circadian-rhythms/ | year = 2007 | accessdate=2007-09-19}}</ref> Érdekes, hogy a teljesen [[vakság|vak]] föld alatti emlősök (pl. [[földikutya]], ''Spalax'' sp.) képesek fenntartani endogén óráikat a külső stimulusok nyilvánvaló hiányában is. A „szabadon futó” élőlények, ha egyébként egy hosszabb alvási periódus jellemző rájuk, ez a tulajdonságuk a külső stimulusoktól elszigetelve is megmarad. Ami változik, hogy az alvás-ébrenlét ritmusa nem lesz szinkronban a földi 24 órás nappal-éjszaka ciklussal – így fáziseltérésbe kerülhet más cirkadián vagy [[ultradián ritmus]]okkal, mint a testhőmérséklet változása vagy az emésztési ciklus{{forrás}}.


Az [[űrhajós]]oknál is megfigyelték a megváltozott körülmények káros hatásait,<ref>Timothy H. Monk, Daniel J. Buysse, Bart D. Billy, Kathy S. Kennedy, Linda M. Willrich: Sleep and Circadian Rhythms in Four Orbiting Astronauts (1998) {{doi|10.1177/074873098129000039}}</ref><ref>[http://www.thefreelibrary.com/Astronauts%27+sleep+may+get+lost+in+space.+(Science+News+of+the+week)-a081861067 Astronauts' sleep may get lost in space. (Science News of the week)]</ref> a felszállás előtt pedig már az [[1990-es évek]]től a [[karantén]]ba vonult asztronautákat meghatározott időpontokban és ideig erős fényhatásnak kitéve igyekeztek a kilövéshez, illetve az űrhajón végzett tevékenységekhez optimalizálni cirkadián ritmusukat.<ref>[http://www.nsbri.org/Research/Projects/viewsummary.epl?pid=271 Evaluation of Photic Countermeasures for Circadian Entrainment of Neurobehavioral Performance and Sleep-Wake Regulation Before and During Spaceflight]</ref><ref>[http://science.nasa.gov/headlines/y2001/ast04sep_1.htm Science@NASA: Wide Awake in Outer Space]</ref> Az újabb [[űrhajó]]k világításának tervezésénél is figyelembe veszik a cirkadián ritmust, a földi nappal-éjszaka ciklust imitáló rendszereket építve be, ami jó hatással van az [[űrhajós|asztronauták]] állapotára.<ref>[http://www.nsbri.org/Research/Projects/viewsummary.epl?pid=151 Optimizing Light Spectrum for Long-Duration Spaceflight]</ref>
Az [[űrhajós]]oknál is megfigyelték a megváltozott körülmények káros hatásait,<ref>Timothy H. Monk, Daniel J. Buysse, Bart D. Billy, Kathy S. Kennedy, Linda M. Willrich: Sleep and Circadian Rhythms in Four Orbiting Astronauts (1998) {{doi|10.1177/074873098129000039}}</ref><ref>[http://www.thefreelibrary.com/Astronauts%27+sleep+may+get+lost+in+space.+(Science+News+of+the+week)-a081861067 Astronauts' sleep may get lost in space. (Science News of the week)]</ref> a felszállás előtt pedig már az [[1990-es évek]]től a [[karantén]]ba vonult asztronautákat meghatározott időpontokban és ideig erős fényhatásnak kitéve igyekeztek a kilövéshez, illetve az űrhajón végzett tevékenységekhez optimalizálni cirkadián ritmusukat.<ref>{{Cite web |url=http://www.nsbri.org/Research/Projects/viewsummary.epl?pid=271 |title=Evaluation of Photic Countermeasures for Circadian Entrainment of Neurobehavioral Performance and Sleep-Wake Regulation Before and During Spaceflight |accessdate=2009-03-22 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20091203162104/http://www.nsbri.org/Research/Projects/viewsummary.epl?pid=271 |archivedate=2009-12-03 }}</ref><ref>{{Cite web |url=http://science.nasa.gov/headlines/y2001/ast04sep_1.htm |title=Science@NASA: Wide Awake in Outer Space |accessdate=2009-03-22 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20090414143312/http://science.nasa.gov/headlines/y2001/ast04sep_1.htm |archivedate=2009-04-14 }}</ref> Az újabb [[űrhajó]]k világításának tervezésénél is figyelembe veszik a cirkadián ritmust, a földi nappal-éjszaka ciklust imitáló rendszereket építve be, ami jó hatással van az [[űrhajós|asztronauták]] állapotára.<ref>{{Cite web |url=http://www.nsbri.org/Research/Projects/viewsummary.epl?pid=151 |title=Optimizing Light Spectrum for Long-Duration Spaceflight |accessdate=2009-03-22 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20080213121210/http://www.nsbri.org/Research/Projects/viewsummary.epl?pid=151 |archivedate=2008-02-13 }}</ref>


===Sarkvidéki állatok===
=== Sarkvidéki állatok ===
A [[Tromsøi Egyetem]] norvég kutatói kimutatták, hogy egyes [[sarkvidék]]i állatok ([[alpesi hófajd]], [[rénszarvas]]) csak az évnek azon szakaszában mutatnak cirkadián ritmust, amikor a nap mindennap felkel és lemegy. Egy rénszarvassal foglalkozó kutatás szerint az [[északi szélesség 70. foka]] körül az állatok cirkadián ritmusa megjelent ősszel, télen és tavasszal, nyáron azonban nem. Az északi szélesség 78. fokánál élő állatok ritmusa csak ősszel és tavasszal mutatkozott. A kutatók azt gyanítják, hogy más sarkvidéki állatok cirkadián ritmusa is eltűnhet a nyár állandó megvilágítása, illetve és a tél állandó sötétsége idején.<ref>{{cite news |first=Ingrid |last=Spilde |author= |title=Reinsdyr uten døgnrytme |url= http://www.forskning.no/Artikler/2005/desember/1135264557.29 |format= |work= |publisher=forskning.no |date=December 2005 |accessdate=2007-11-24 |language=Language: Norwegian, Bokmål |quote= |archiveurl= |archivedate= }}</ref><ref>{{cite web |url=http://scienceblogs.com/clock/2007/07/circadian_rhythms_or_not_in_ar_1.php
A [[Tromsøi Egyetem]] norvég kutatói kimutatták, hogy egyes [[sarkvidék]]i állatok ([[alpesi hófajd]], [[rénszarvas]]) csak az évnek azon szakaszában mutatnak cirkadián ritmust, amikor a nap mindennap felkel és lemegy. Egy rénszarvassal foglalkozó kutatás szerint az [[északi szélesség 70. foka]] körül az állatok cirkadián ritmusa megjelent ősszel, télen és tavasszal, nyáron azonban nem. Az északi szélesség 78. fokánál élő állatok ritmusa csak ősszel és tavasszal mutatkozott. A kutatók azt gyanítják, hogy más sarkvidéki állatok cirkadián ritmusa is eltűnhet a nyár állandó megvilágítása, illetve és a tél állandó sötétsége idején.<ref>{{cite news |first=Ingrid |last=Spilde |author= |title=Reinsdyr uten døgnrytme |url=http://www.forskning.no/Artikler/2005/desember/1135264557.29 |format= |work= |publisher=forskning.no |date=December 2005 |accessdate=2007-11-24 |language=Language: Norwegian, Bokmål |quote= |archiveurl=https://web.archive.org/web/20071203214441/http://www.forskning.no/Artikler/2005/desember/1135264557.29 |archivedate=2007-12-03 }}</ref><ref>{{cite web |url=http://scienceblogs.com/clock/2007/07/circadian_rhythms_or_not_in_ar_1.php |title=Circadian Rhythms, or Not, in Arctic Reindeer |accessdate=2007-11-24 |author= |last=Zivkovic |first=Bora, aka Coturnix, chronobiologist |authorlink= |date= |year= |month= |format= |work=A Blog around the Clock |publisher=ScienceBlogs.com |archiveurl=https://web.archive.org/web/20090213063343/http://scienceblogs.com/clock/2007/07/circadian_rhythms_or_not_in_ar_1.php |archivedate=2009-02-13 }}</ref>
|title=Circadian Rhythms, or Not, in Arctic Reindeer |accessdate=2007-11-24 |author= |last=Zivkovic |first=Bora, aka Coturnix, chronobiologist |authorlink= |date= |year= |month= |format= |work=A Blog around the Clock |publisher=ScienceBlogs.com }}</ref>


== Az emlősök biológiai órája ==
== Az emlősök biológiai órája ==


Az emlősök cirkadián órája a [[szuprakiazmatikus mag]]ban vagy magvakban (SCN=suprachiasmatic nucleus/nuclei) található, amit két sejtcsoport alkot a [[hipotalamusz]] területén. Az SCN megsemmisülése esetén a szabályos alvás/ébrenlét ritmus teljes hiánya lép fel.
Az emlősök cirkadián órája a [[szuprakiazmatikus mag]]ban vagy magvakban (SCN, suprachiasmatic nucleus/nuclei) található, amit két sejtcsoport alkot a [[hipotalamusz]] területén. Az SCN megsemmisülése esetén a szabályos alvás/ébrenlét ritmus teljes hiánya lép fel.


Az SCN a megvilágítás mértékéről a szemen keresztül szerez tudomást. A [[retina]] ugyanis nem csak „klasszikus” fotoreceptor-sejteket, hanem fényérzékeny [[retinális ganglionsejt]]eket is tartalmaz. Ezek a sejtek saját pigmentet, [[melanopszin]]t tartalmaznak, és a [[retinohipotalamikus pálya|retinohipotalamikus pályán]] (RHT) keresztül érik el a szuprakiazmatikus magot. Az SCN sejtjeit eltávolítva és kultúrába helyezve képesek külső ingerlés nélkül is fenntartani saját ritmusukat.
Az SCN a megvilágítás mértékéről a [[Emberi szem|szemen]] keresztül szerez tudomást. A [[retina]] ugyanis nem csak „klasszikus” fotoreceptor-sejteket, hanem fényérzékeny [[retinális ganglionsejt]]eket is tartalmaz. Ezek a sejtek saját pigmentet, [[melanopszin]]t tartalmaznak, és a [[retinohipotalamikus pálya|retinohipotalamikus pályán]] (RHT) keresztül érik el a szuprakiazmatikus magot. Az SCN sejtjeit eltávolítva és kultúrába helyezve képesek külső ingerlés nélkül is fenntartani saját ritmusukat.


Az SCN a [[retina|retinából]] nyert, a nap hosszával kapcsolatos információkat értelmezi, és továbbítja az [[epithalamus]]on található [[tobozmirigy]] felé. A tobozmirigy erre [[melatonin]] hormon kiválasztásával válaszol. A melatonin kiválasztása éjjel tetőzik, és a nap folyamán a legkisebb mértékű.
Az SCN a [[Retina|retinából]] nyert, a nap hosszával kapcsolatos információkat értelmezi, és továbbítja az [[epithalamus]]on található [[tobozmirigy]] felé. A tobozmirigy erre [[melatonin]] hormon kiválasztásával válaszol. A melatonin kiválasztása éjjel tetőzik, és a nap folyamán a legkisebb mértékű.


Az emberi cirkadián ritmus a földi 24 órás ciklusnál némileg rövidebb vagy hosszabb periódusra is beállítható. A Harvard kutatói a közelmúltban igazolták, hogy a kísérleti alanyok ritmusa beállítható 23,5 órás és 24,65 órás periódusra is (mely utóbbi a [[Mars (bolygó)|Mars]] bolygó nappal-éjszaka ciklusának hosszával egyezik meg).<ref>{{cite journal | last = Scheer | first = Frank A. J. L. | coauthors = Kenneth P. Wright, Jr., Richard E. Kronauer, Charles A. Czeisler | date = 2007-08-08 | title = Plasticity of the Intrinsic Period of the Human Circadian Timing System | journal = PLoS ONE | volume = 2| issue = | pages = e721| publisher = | location = | url = http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0000721 | accessdate = 2007-12-31 | quote = | doi = 10.1371/journal.pone.0000721 }}</ref>
Az emberi cirkadián ritmus a földi 24 órás ciklusnál némileg rövidebb vagy hosszabb periódusra is beállítható. A Harvard kutatói a közelmúltban igazolták, hogy a kísérleti alanyok ritmusa beállítható 23,5 órás és 24,65 órás periódusra is (mely utóbbi a [[Mars (bolygó)|Mars]] bolygó nappal-éjszaka ciklusának hosszával egyezik meg).<ref>{{cite journal | last = Scheer | first = Frank A. J. L. | coauthors = Kenneth P. Wright, Jr., Richard E. Kronauer, Charles A. Czeisler | date = 2007-08-08 | title = Plasticity of the Intrinsic Period of the Human Circadian Timing System | journal = PLoS ONE | volume = 2| issue = | pages = e721| publisher = | location = | url = http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0000721 | accessdate = 2007-12-31 | quote = | doi = 10.1371/journal.pone.0000721 }}</ref>


=== Az emberi cirkadián ritmus meghatározása ===
=== Az emberi cirkadián ritmus meghatározása ===
⚫
[[Fájl:Biological clock human-hu.png|thumb|400px|Az ember napi biológiai órája, néhány élettani paraméterrel]]

⚫
[[Fájl:Biological clock human hu.png|thumb|400px|Az ember napi biológiai órája, néhány élettani paraméterrel]]
Az emlősök cirkadián ritmusának meghatározásához klasszikusan használt állapotjelzők (phase markers) a következők:
Az emlősök cirkadián ritmusának meghatározásához klasszikusan használt állapotjelzők (phase markers) a következők:


*a tobozmirigy melatonin-kiválasztása, illetve
* a tobozmirigy melatonin-kiválasztása, illetve
*a test belső hőmérséklete.
* a test belső hőmérséklete.


A test hőmérsékletével kapcsolatos vizsgálatoknál a vizsgálati személy ébren van, de nyugodt, hátradőlt (semi-reclined) pozícióban, csaknem teljes sötétségben ül – eközben állandóan mérik a [[végbél]] hőmérsékletét. Az átlagos felnőtt testhőmérséklete reggel 5 körül éri el a minimumát, mintegy 2 órával a szokásos ébredés ideje előtt, bár a különböző [[kronotípus]]ú emberek között ebben nagy különbségek vannak.
A test hőmérsékletével kapcsolatos vizsgálatoknál a vizsgálati személy ébren van, de nyugodt, hátradőlt (semi-reclined) pozícióban, csaknem teljes sötétségben ül – eközben állandóan mérik a [[végbél]] hőmérsékletét. Az átlagos felnőtt testhőmérséklete reggel 5 körül éri el a minimumát, mintegy 2 órával a szokásos ébredés ideje előtt, bár a különböző [[kronotípus]]ú emberek között ebben nagy különbségek vannak.
76. sor: 73. sor:
Napközben a melatonin nincs, vagy csak kimutathatatlanul kicsiny mennyiségben van jelen a szervezetben. Megjelenése a szürkület idejére, illetve kb. 21:00 órára tehető: neve ezért angolul „szürkületi melatonin-kezdet”; ''dim-light melatonin onset'' – DLMO. Ekkor már kimutatható a [[vér]]ből vagy a [[nyál]]ból. A DLMO-t, illetve a hormon vérben vagy nyálban való jelenlétének a középidejét is szokás cirkadián állapotjelzőnek (markernek) használni.
Napközben a melatonin nincs, vagy csak kimutathatatlanul kicsiny mennyiségben van jelen a szervezetben. Megjelenése a szürkület idejére, illetve kb. 21:00 órára tehető: neve ezért angolul „szürkületi melatonin-kezdet”; ''dim-light melatonin onset'' – DLMO. Ekkor már kimutatható a [[vér]]ből vagy a [[nyál]]ból. A DLMO-t, illetve a hormon vérben vagy nyálban való jelenlétének a középidejét is szokás cirkadián állapotjelzőnek (markernek) használni.


Újabb kutatások azonban azt sugallják, hogy a melatonin eltűnése (melatonin ''offset'') lehet a legmegbízhatóbb állapotjelző. Benloucif és munkatársai (Chicago, 2005) úgy találták, hogy a melatonin állapotjelzői stabilabbak, illetve jobban [[korreláció|korrelálnak]] az alvási fázisokkal, mint a belső testhőmérsékleti minimum. Azt is megállapították, hogy a melatonin szintjének csökkenése megbízhatóbb és stabilabb állapotjelző, mint a melatoninszintézis befejeződése.<ref>{{cite journal | last = Benloucif | first = S. | coauthors = Guico, M.J.; Reid, K.J.; Wolfe, L.F.; L'Hermite-Baleriaux, M.; Zee, P.C. | year = 2005 | title = Stability of melatonin and temperature as circadian phase markers and their relation to sleep times in humans | journal = J Biol Rhythms | volume = 20 | issue = 2 | pages = 178–88 | publisher = Center for Sleep and Circadian Biology, Departments of Neurology, Northwestern University Feinberg School of Medicine | location = Chicago, Illinois, USA | url = http://www.websciences.org/cftemplate/NAPS/archives/indiv.cfm?ID=20045590 | accessdate =2007-12-18 | quote = | doi = 10.1177/0748730404273983 | pmid = 15834114 }}</ref>
Újabb kutatások azonban azt sugallják, hogy a melatonin eltűnése (melatonin ''offset'') lehet a legmegbízhatóbb állapotjelző. Benloucif és munkatársai (Chicago, 2005) úgy találták, hogy a melatonin állapotjelzői stabilabbak, illetve jobban [[korreláció|korrelálnak]] az alvási fázisokkal, mint a belső testhőmérsékleti minimum. Azt is megállapították, hogy a melatonin szintjének csökkenése megbízhatóbb és stabilabb állapotjelző, mint a melatoninszintézis befejeződése.<ref>{{cite journal | last = Benloucif | first = S. | coauthors = Guico, M.J.; Reid, K.J.; Wolfe, L.F.; L'Hermite-Baleriaux, M.; Zee, P.C. | year = 2005 | title = Stability of melatonin and temperature as circadian phase markers and their relation to sleep times in humans | journal = J Biol Rhythms | volume = 20 | issue = 2 | pages = 178–88 | publisher = Center for Sleep and Circadian Biology, Departments of Neurology, Northwestern University Feinberg School of Medicine | location = Chicago, Illinois, USA | url = http://www.websciences.org/cftemplate/NAPS/archives/indiv.cfm?ID=20045590 | accessdate = 2007-12-18 | quote = | doi = 10.1177/0748730404273983 | pmid = 15834114 }}{{Halott link|url=http://www.websciences.org/cftemplate/NAPS/archives/indiv.cfm?ID=20045590 |date=2018-07 }}</ref>


A melatonin eltűnésének mérésére egy lehetséges módszer a melatonin [[anyagcseretermék]]e, a 6-szulfátoxi-melatonin (aMT6s) jelenlétének a vizsgálata [[vizelet]]mintákból. Laberge és munkatársai (Quebec, 1997) ennek módszernek a használatával (kétóránkénti mintagyűjtéssel) jutottak arra a következtetésre, hogy [[serdülőkor]]ban a cirkadián ritmus gyakran késésben van a fiatal felnőttek ritmusához képest.<ref>{{cite journal | last = Laberge | first = L. | coauthors = Lesperance, P.; Tremblay, R.; Lambert, C.; Montplaisir, J. | year = 1997 | title = Phase delay of 6-sulphatoxymelatonin in normal adolescents | journal = Sleep Research | volume = 26 | pages = 727 | publisher = Centre d'etude du Sommeil, Hôpital du Sacré-Cœur, Département de Psychologie, Département de Pharmacologie, Département de Psychiatrie, Université de Montréal | location = Québec, Canada | url = http://www.websciences.org/cftemplate/NAPS/archives/indiv.cfm?ID=19979287 | language = English | accessdate = 2007-12-18 | quote = }}</ref>
A melatonin eltűnésének mérésére egy lehetséges módszer a melatonin [[anyagcseretermék]]e, a 6-szulfátoxi-melatonin (aMT6s) jelenlétének a vizsgálata [[vizelet]]mintákból. Laberge és munkatársai (Quebec, 1997) ennek módszernek a használatával (kétóránkénti mintagyűjtéssel) jutottak arra a következtetésre, hogy [[serdülőkor]]ban a cirkadián ritmus gyakran késésben van a fiatal felnőttek ritmusához képest.<ref>{{cite journal | last = Laberge | first = L. | coauthors = Lesperance, P.; Tremblay, R.; Lambert, C.; Montplaisir, J. | year = 1997 | title = Phase delay of 6-sulphatoxymelatonin in normal adolescents | journal = Sleep Research | volume = 26 | pages = 727 | publisher = Centre d'etude du Sommeil, Hôpital du Sacré-Cœur, Département de Psychologie, Département de Pharmacologie, Département de Psychiatrie, Université de Montréal | location = Québec, Canada | url = http://www.websciences.org/cftemplate/NAPS/archives/indiv.cfm?ID=19979287 | language = angol | accessdate = 2007-12-18 | quote = }}</ref>


=== Kívül a „központi órán” <!--Outside the "master clock"--> ===
=== Kívül a „központi órán” <!--Outside the "master clock"--> ===

A szervezet „központi” („master”) óramechanizmusán kívül számos, többé-kevésbé független cirkadián ritmust találunk több szervben, illetve az SCN-en kívül eső sejtekben, sejtcsoportokban. Ezek az órák – perifériás oszcillátorok – megtalálhatók a [[nyelőcső]]ben, a [[tüdő]]ben, a [[hasnyálmirigy]]ben, a [[lép]]ben, a [[csecsemőmirigy]]ben és a [[Bőr (anatómia)|bőr]] sejtjeiben is.<ref>Zanello, S. et al., J. Inv. Dermatol. 2000, Vol. 115, 4 Oct.: Expression of the Circadian Clock Genes clock and period1 in Human Skin</ref>
A szervezet „központi” („master”) óramechanizmusán kívül számos, többé-kevésbé független cirkadián ritmust találunk több szervben, illetve az SCN-en kívül eső sejtekben, sejtcsoportokban. Ezek az órák – perifériás oszcillátorok – megtalálhatók a [[nyelőcső]]ben, a [[tüdő]]ben, a [[hasnyálmirigy]]ben, a [[lép]]ben, a [[csecsemőmirigy]]ben és a [[Bőr (anatómia)|bőr]] sejtjeiben is.<ref>Zanello, S. et al., J. Inv. Dermatol. 2000, Vol. 115, 4 Oct.: Expression of the Circadian Clock Genes clock and period1 in Human Skin</ref>
Noha a bőrben található oszcillátorok fényérzékenyek, szisztémás hatást nem sikerült kimutatni ezidáig.<ref>Kawara, S. et al. J. Inv. Derm. 2002, Vol 119, 6 Dec.: Low-dose UVB Rays Alter the mRNA Expression of the Circadian Clock Genes in cultured Human Keratinocytes</ref><ref>Campbell, S. and Murphy, P, Science 1998, Vol 279, 16 Jan.: Extraocular Circadian Phototransduction in Humans</ref> Egyes eredmények szerint kultúrában tenyésztve a szaglógumó és a [[prosztata]] sejtjei is képesek oszcillációra, ami arra utal, hogy talán ezek a struktúrák is gyenge oszcillátorok.
Noha a bőrben található oszcillátorok fényérzékenyek, szisztémás hatást nem sikerült kimutatni ezidáig.<ref>Kawara, S. et al. J. Inv. Derm. 2002, Vol 119, 6 Dec.: Low-dose UVB Rays Alter the mRNA Expression of the Circadian Clock Genes in cultured Human Keratinocytes</ref><ref>Campbell, S. and Murphy, P, Science 1998, Vol 279, 16 Jan.: Extraocular Circadian Phototransduction in Humans</ref> Egyes eredmények szerint kultúrában tenyésztve a szaglógumó és a [[prosztata]] sejtjei is képesek oszcillációra, ami arra utal, hogy talán ezek a struktúrák is gyenge oszcillátorok.
88. sor: 84. sor:


== A fény és a biológiai óra ==
== A fény és a biológiai óra ==
⚫
A fényhatás újraindítja a biológiai órát a [[fázis-válasz görbe|fázis-válasz görbének]] (phase response curve, PRC) megfelelően. Az időzítéstől függően a fényhatás előrébb hozhatja vagy késleltetheti a cirkadián ritmust. A PRC és a szükséges [[megvilágítás]] mértéke fajról fajra különböző lehet; pl. az éjszakai életmódot folytató [[rágcsálók]] esetében alacsonyabb fényerő is elegendő az óra újraindításához. A lakások mesterséges megvilágításának fényereje emberek esetében általában kevés a cirkadián ritmus befolyásolásához. Ehhez egyes kutatók szerint<ref name=semj>{{cite web | last=Semjonova | first=Milena | title=Healthy Lighting, from a lighting designer's perspective | url=http://www.enlighter.org/images/2009/01/healthyLighting.pdf | year=2003 | publisher=Milena Lighting Design | accessdate=2009-04-11 | archiveurl=https://www.webcitation.org/5msWeBvJ8?url=http://www.enlighter.org/images/2009/01/healthyLighting.pdf | archivedate=2010-01-18 }}</ref> a retinát érő megvilágítás erősségének el kell érnie az 1000 [[lux]]ot. A fény intenzitása mellett hullámhossza (színe) sem közömbös a cirkadián ritmusra gyakorolt hatása szempontjából. A fényt érzékelő [[melanopszin]] pigment egyes kutatók szerint a 420-440&nbsp;nm hullámhosszú kék fényre érzékeny,<ref>Newman LA, Walker MT, Brown RL, Cronin TW, Robinson PR: "Melanopsin forms a functional short-wavelength photopigment", ''Biochemistry.'' 2003 Nov 11;42(44):12734-8.</ref> mások a 470-485&nbsp;nm-es kék tartományba helyezik az érzékenység maximumát.


⚫
Elfogadott nézet, hogy a szembe eső fény iránya is fontos a cirkadián ritmus befolyásolásában;<ref name= semj/> a felülről érkező fény, ami a napfényes égboltra jellemző, nagyobb hatást vált ki, mint az alulról a szembe érkező.
⚫
A fényhatás újraindítja a biológiai órát a [[fázis-válasz görbe|fázis-válasz görbének]] (phase response curve, PRC) megfelelően. Az időzítéstől függően a fényhatás előrébb hozhatja vagy késleltetheti a cirkadián ritmust. A PRC és a szükséges [[megvilágítás]] mértéke fajról fajra különböző lehet; pl. az éjszakai életmódot folytató [[rágcsálók]] esetében alacsonyabb fényerő is elegendő az óra újraindításához. A lakások mesterséges megvilágításának fényereje emberek esetében általában kevés a cirkadián ritmus befolyásolásához. Ehhez egyes kutatók szerint<ref name=semj>{{cite web | last=Semjonova | first=Milena | title =Healthy Lighting, from a lighting designer's perspective | url= http://www.enlighter.org/images/2009/01/healthyLighting.pdf | year = 2003 | publisher= Milena Lighting Design }}</ref> a retinát érő megvilágítás erősségének el kell érnie az 1000 [[lux]]ot. A fény intenzitása mellett hullámhossza (színe) sem közömbös a cirkadián ritmusra gyakorolt hatása szempontjából. A fényt érzékelő [[melanopszin]] pigment egyes kutatók szerint a 420-440&nbsp;nm hullámhosszú kék fényre érzékeny,<ref>Newman LA, Walker MT, Brown RL, Cronin TW, Robinson PR: "Melanopsin forms a functional short-wavelength photopigment", ''Biochemistry.'' 2003 Nov 11;42(44):12734-8.</ref> mások a 470-485&nbsp;nm-es kék tartományba helyezik az érzékenység maximumát.

⚫
Elfogadott nézet, hogy a szembe eső fény iránya is fontos a cirkadián ritmus befolyásolásában;<ref name=semj /> a felülről érkező fény, ami a napfényes égboltra jellemző, nagyobb hatást vált ki, mint az alulról a szembe érkező.

=== A 25 órás nap mítosza===

⚫
A korai kutatások során az emberi cirkadián periódust 25 órásra, vagy még hosszabbra tették. A kutatók igen gondosan elszigetelték a vizsgálati alanyokat a napfénytől és azoktól a hatásoktól, amikből az időt meghatározhatták volna, de nem voltak tisztában a beltéri világítás hatásaival. A kísérleti alanyoknak megengedték, hogy ébrenlétük során felkapcsolják a lámpákat, és az alváshoz lekapcsolják őket. Az esti elektromos világítás így késleltette a cirkadián fázisukat. Eredményeik nagy nyilvánosságot kaptak.<ref name=hno>{{cite web | Charles A. Czeisler MD, PhD | title =Human Biological Clock Set Back an Hour | url=http://news.harvard.edu/gazette/1999/07.15/bioclock24.html | year = 1999 | accessdate=2007-09-23 | quote= The variation between our subjects, with a 95 percent level of confidence, was no more than plus or minus 16 minutes, a remarkably small range. }}</ref>


=== Az emberi cirkadián periódus hossza ===
=== Az emberi cirkadián periódus hossza ===
⚫
A korai kutatások során az emberi cirkadián periódust 25 órásra, vagy még hosszabbra tették. A kutatók igen gondosan elszigetelték a vizsgálati alanyokat a napfénytől és azoktól a hatásoktól, amikből az időt meghatározhatták volna, de nem voltak tisztában a beltéri világítás hatásaival. A kísérleti alanyoknak megengedték, hogy ébrenlétük során felkapcsolják a lámpákat, és az alváshoz lekapcsolják őket. Az esti elektromos világítás így késleltette a cirkadián fázisukat. Eredményeik nagy nyilvánosságot kaptak. Egy későbbi, alaposan kontrollált körülmények között végzett kísérletek szerint az átlagos felnőtt ember cirkadián periódusa csak alig haladja meg a 24 órát. Czeisler és munkatársai (Charles A. Czeisler MD, PhD, Harvard) úgy találták, hogy különböző korú egészséges felnőttek cirkadián periódusa szűk keretek között ingadozik: 24 óra 11 perc ± 16 perc. A cirkadián óra minden nap hozzáigazítódik a Föld 24 órás forgási periódusához.<ref name= hno>{{cite web |title= Human Biological Clock Set Back an Hour |url= http://news.harvard.edu/gazette/1999/07.15/bioclock24.html |publisher= The Harvard Gazette |author= William J. Cromie |date= 1999-07-15 |accessdate= 2007-09-23 |quote= The variation between our subjects, with a 95 percent level of confidence, was no more than plus or minus 16 minutes, a remarkably small range.|language= angol}}</ref>

Modern, igen kontrollált körülmények között végzett kísérletek szerint az átlagos felnőtt ember cirkadián periódusa csak némileg haladja meg a 24 órát. Czeisler és munkatársai (Harvard) úgy találták, hogy különböző korú egészséges felnőttek cirkadián periódusa szűk keretek között ingadozik: 24 óra 11 perc ± 16 perc. A cirkadián óra minden nap hozzáigazítódik a föld 24 órás forgási periódusához.<ref name=hno/>


== Humángyógyászati vonatkozások ==
== Humángyógyászati vonatkozások ==

Az orvosi kezeléseknek a cirkadián ritmussal való összehangolása jelentősen megnövelhetné azok hatékonyságát, és csökkenthetné a gyógyszer toxikusságát és a fellépő mellékhatásokat.
Az orvosi kezeléseknek a cirkadián ritmussal való összehangolása jelentősen megnövelhetné azok hatékonyságát, és csökkenthetné a gyógyszer toxikusságát és a fellépő mellékhatásokat.


Több kutatás kimutatta, hogy a napközbeni rövid alvás („[[power-nap]]” – minialvás) nem befolyásolja a normál cirkadián ritmust, mégis alkalmas a [[stressz]] csökkentésére és a produktivitás javítására.<ref name=INST>{{cite web | PILCHER June J., MICHALOWSKI Kristin R., CARRIGAN Renee D. | title=The prevalence of daytime napping and its relationship to nighttime sleep |publisher=Behavioral medicine|work=The prevalence of daytime napping and its relationship to nighttime sleep | url=http://cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=14110524 | year=2001 | accessdate=2008-11-11}}</ref><ref name=AAHPERD>{{cite web |Emily Rolston, Judy R. Sandlin, Michael Sandlin, and Rosanne Keathley | title=Power-Napping: Effects on Cognitive Ability and Stress Levels Among College Students | publisher=Liberty University | work=Power-Napping: Effects on Cognitive Ability and Stress Levels Among College Students | url=http://aahperd.confex.com/aahperd/2007/finalprogram/paper_10353.htm | year=2007 | accessdate=2008-11-11}}</ref>
Több kutatás kimutatta, hogy a napközbeni rövid alvás („[[power-nap]]” – minialvás) nem befolyásolja a normál cirkadián ritmust, mégis alkalmas a [[stressz]] csökkentésére és a produktivitás javítására.<ref name=INST>{{cite web | 1=PILCHER June J., MICHALOWSKI Kristin R., CARRIGAN Renee D. | title=The prevalence of daytime napping and its relationship to nighttime sleep | publisher=Behavioral medicine | work=The prevalence of daytime napping and its relationship to nighttime sleep | url=http://cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=14110524 | year=2001 | accessdate=2008-11-11 | archiveurl=https://web.archive.org/web/20090113034407/http://cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=14110524 | archivedate=2009-01-13 }}</ref><ref name=AAHPERD>{{cite web |Emily Rolston, Judy R. Sandlin, Michael Sandlin, and Rosanne Keathley | title=Power-Napping: Effects on Cognitive Ability and Stress Levels Among College Students | publisher=Liberty University | work=Power-Napping: Effects on Cognitive Ability and Stress Levels Among College Students | url=http://aahperd.confex.com/aahperd/2007/finalprogram/paper_10353.htm | year=2007 | accessdate=2008-11-11}}</ref>


Az emberi cirkadián ritmus zavarához több egészségi probléma köthető; ilyenek a [[téli depresszió]] (seasonal affective disorder, SAD), a [[késő alvásfázis-szindróma]] (delayed sleep phase syndrome, DSPS) és más [[cirkadián ritmuszavar]]ok.<ref name=brynmawr>{{cite web | Sabah Quraishi | title =Circadian Rhythms and Sleep | publisher=Serendip | work = Circadian Rhythms and Sleep | url=http://serendip.brynmawr.edu/bb/neuro/neuro01/web1/Quirashi.html | year = 2007 | accessdate=2007-09-19}}</ref> A cirkadián ritmusok szerepet játszanak az éberséget szabályozó agyi központ, a [[retikuláris aktiváló rendszer]] (reticular activating system, RAS) működésében is. Az alvás-ébrenlét ciklus megfordulása pedig az [[urémia]], [[azotémia]] vagy [[akut veseelégtelenség]] jele, illetve komplikációja lehet.<ref>{{cite web |url= http://www.emedicine.com/emerg/topic500.htm |title= Renal Failure, Acute |accessdate= 2008-08-03 |last= Sinert |first= Richard |coauthors= Peter R Peacock, Jr |date= May 10, 2006 |format= |work= |publisher= eMedicine from WebMD |doi= |quote= }}</ref>
Az emberi cirkadián ritmus zavarához több egészségi probléma köthető; ilyenek a [[téli depresszió]] (seasonal affective disorder, SAD), a [[késő alvásfázis-szindróma]] (delayed sleep phase syndrome, DSPS) és más [[cirkadián ritmuszavar]]ok.<ref name=brynmawr>{{cite web | 1=Sabah Quraishi | title=Circadian Rhythms and Sleep | publisher=Serendip | work=Circadian Rhythms and Sleep | url=http://serendip.brynmawr.edu/bb/neuro/neuro01/web1/Quirashi.html | year=2007 | accessdate=2007-09-19 | archiveurl=https://web.archive.org/web/20071105230109/http://serendip.brynmawr.edu/bb/neuro/neuro01/web1/Quirashi.html | archivedate=2007-11-05 }}</ref> A cirkadián ritmusok szerepet játszanak az éberséget szabályozó agyi központ, a [[retikuláris aktiváló rendszer]] (reticular activating system, RAS) működésében is. Az alvás-ébrenlét ciklus megfordulása pedig az [[urémia]], [[azotémia]] vagy [[akut veseelégtelenség]] jele, illetve komplikációja lehet.<ref>{{cite web |url= http://www.emedicine.com/emerg/topic500.htm |title= Renal Failure, Acute |accessdate= 2008-08-03 |last= Sinert |first= Richard |coauthors= Peter R Peacock, Jr |date= May 10, 2006 |format= |work= |publisher= eMedicine from WebMD |doi= |quote= }}</ref>


=== A ritmus zavara ===
=== A ritmus zavara ===

A cirkadián ritmusok zavara általában negatív hatásokkal jár. Sok utazó tapasztalta már meg például a fáradtsággal, zavartsággal és álmatlansággal járó [[jetlag]]et.
A cirkadián ritmusok zavara általában negatív hatásokkal jár. Sok utazó tapasztalta már meg például a fáradtsággal, zavartsággal és álmatlansággal járó [[jetlag]]et.


Néhány más rendellenesség, köztük a [[bipoláris zavar]] és néhány [[alvászavar]] is a cirkadián ritmus szabálytalan vagy patologikus működéséhez köthető. Újabb kutatások szerint a bipoláris zavarban fellépő cirkadián ritmuszavarokat jótékonyan befolyásolja a [[lítiumterápia]] hatása az [[óragének]]re.<ref>[http://www.nimh.nih.gov/press/lithiumenzyme.cfm NIMH · Science News from 2006 · Lithium Blocks Enzyme To Help Cells’ Clocks Keep On Tickin’]</ref>
Néhány más rendellenesség, köztük a [[bipoláris zavar]] és néhány [[alvászavar]] is a cirkadián ritmus szabálytalan vagy patologikus működéséhez köthető. Újabb kutatások szerint a bipoláris zavarban fellépő cirkadián ritmuszavarokat jótékonyan befolyásolja a [[lítiumterápia]] hatása az [[óragének]]re.<ref>{{Cite web |url=http://www.nimh.nih.gov/press/lithiumenzyme.cfm |title=NIMH · Science News from 2006 · Lithium Blocks Enzyme To Help Cells’ Clocks Keep On Tickin’ |accessdate=2008-02-09 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20070812234411/http://www.nimh.nih.gov/press/lithiumenzyme.cfm |archivedate=2007-08-12 }}</ref>


A ritmusok megzavarása hosszabb távon jelentős egészségkárosító hatással lehet az agyon kívül más szervekre is, különösen szív- és érrendszeri megbetegedések kifejlődése vagy súlyosbodása formájában. A melatonintermelés elnyomása – például huzamosabb ideig [[éjszakai műszak]]ban való munkával – és a hozzá kapcsolódó cirkadián ritmuszavar növelheti a [[rák (betegség)|rák]] kifejlődésének esélyét is.<ref>Straif K, Baan R, Grosse Y, Secretan B, El Ghissassi F, Bouvard V, Altieri A, Benbrahim-Tallaa L, Cogliano V, WHO International Agency for Research on Cancer Monograph Working Group.
A ritmusok megzavarása hosszabb távon jelentős egészségkárosító hatással lehet az agyon kívül más szervekre is, különösen szív- és érrendszeri megbetegedések kifejlődése vagy súlyosbodása formájában. A melatonintermelés elnyomása – például huzamosabb ideig [[éjszakai műszak]]ban való munkával – és a hozzá kapcsolódó cirkadián ritmuszavar növelheti a [[rák (betegség)|rák]] kifejlődésének esélyét is.<ref>Straif K, Baan R, Grosse Y, Secretan B, El Ghissassi F, Bouvard V, Altieri A, Benbrahim-Tallaa L, Cogliano V, WHO International Agency for Research on Cancer Monograph Working Group. Carcinogenicity of shift-work, painting, and fire-fighting. [http://www.iarc.fr/en/Media-Centre/IARC-Press-Releases/Recent-Releases/IARC-Monographs-Programme-finds-cancer-hazards-associated-with-shiftwork-painting-and-firefighting] {{Wayback|url=http://www.iarc.fr/en/Media-Centre/IARC-Press-Releases/Recent-Releases/IARC-Monographs-Programme-finds-cancer-hazards-associated-with-shiftwork-painting-and-firefighting|date=20081024210957}} Lancet Oncol. 2007; 12(8):1065-1066.</ref><ref>[http://www.webmd.com/cancer/news/20071130/night_shift-work-may-cause-cancer?src=RSS_PUBLIC WebMD: Night Shift Work May Cause Cancer]</ref>
Carcinogenicity of shift-work, painting, and fire-fighting. [http://www.iarc.fr/en/Media-Centre/IARC-Press-Releases/Recent-Releases/IARC-Monographs-Programme-finds-cancer-hazards-associated-with-shiftwork-painting-and-firefighting] Lancet Oncol. 2007; 12(8):1065-1066.</ref><ref>[http://www.webmd.com/cancer/news/20071130/night_shift-work-may-cause-cancer?src=RSS_PUBLIC WebMD: Night Shift Work May Cause Cancer]</ref>


== Kokain-[[érzékenyítés (neurobiológia)|érzékenyítés]] hatásai egereken ==
== Kokain-[[érzékenyítés (neurobiológia)|érzékenyítés]] hatásai egereken ==
⚫
A cirkadián ritmusok és az agy SCN területén kívül kifejeződő óragének jelentősen befolyásolhatják a kábítószerek, pl. a [[kokain]] által kifejtett hatást.<ref>{{cite journal |author=Uz T, Akhisaroglu M, Ahmed R, Manev H |title=The pineal gland is critical for circadian Period1 expression in the striatum and for circadian cocaine sensitization in mice |journal=Neuropsychopharmacology |volume=28 |issue=12 |pages=2117–23 |year=2003 |pmid=12865893 |doi=10.1038/sj.npp.1300254}}</ref><ref>{{cite journal |author=Kurtuncu M, Arslan A, Akhisaroglu M, Manev H, Uz T |title=Involvement of the pineal gland in diurnal cocaine reward in mice |journal=Eur J Pharmacol |volume=489 |issue=3 |pages=203–5 |year=2004 |pmid=15087244 | doi = 10.1016/j.ejphar.2004.03.010 <!--Elérve innen: CrossRef by DOI bot-->}}</ref> Továbbá, az óragének genetikai manipulációja alapvetően megváltoztatja a kokain hatását.<ref>{{cite journal |author=McClung C, Sidiropoulou K, Vitaterna M, Takahashi J, White F, Cooper D, Nestler E |title=Regulation of dopaminergic transmission and cocaine reward by the Clock gene |journal=Proc Natl Acad Sci USA |volume=102 |issue=26 |pages=9377–81 |year=2005 |pmid=15967985 | doi = }}</ref>


== Kapcsolódó szócikkek ==
⚫
A cirkadián ritmusok és az agy SCN területén kívül kifejeződő óragének jelentősen befolyásolhatják a kábítószerek, pl. a [[kokain]] által kifejtett hatást.<ref>{{cite journal |author=Uz T, Akhisaroglu M, Ahmed R, Manev H |title=The pineal gland is critical for circadian Period1 expression in the striatum and for circadian cocaine sensitization in mice |journal=Neuropsychopharmacology |volume=28 |issue=12 |pages=2117–23 |year=2003 |pmid=12865893 |doi=10.1038/sj.npp.1300254}}</ref><ref>{{cite journal |author=Kurtuncu M, Arslan A, Akhisaroglu M, Manev H, Uz T |title=Involvement of the pineal gland in diurnal cocaine reward in mice |journal=Eur J Pharmacol |volume=489 |issue=3 |pages=203–5 |year=2004 |pmid=15087244 | doi = 10.1016/j.ejphar.2004.03.010 <!--Retrieved from CrossRef by DOI bot-->}}</ref> Továbbá, az óragének genetikai manipulációja alapvetően megváltoztatja a kokain hatását.<ref>{{cite journal |author=McClung C, Sidiropoulou K, Vitaterna M, Takahashi J, White F, Cooper D, Nestler E |title=Regulation of dopaminergic transmission and cocaine reward by the Clock gene |journal=Proc Natl Acad Sci USA |volume=102 |issue=26 |pages=9377–81 |year=2005 |pmid=15967985 | doi = }}</ref>

==Lásd még==
* [[Kronobiológia]]
* [[Kronobiológia]]
* [[Zeitgeber]]
* [[Zeitgeber]]
133. sor: 119. sor:
* [[Szuprakiazmatikus mag]] vagy magvak (SCN)
* [[Szuprakiazmatikus mag]] vagy magvak (SCN)


==Források==
== Fordítás ==

* {{fordítás|en|Circadian rhythm|oldid=277307118|n=a|4=angol}}
* {{fordítás|en|Circadian rhythm|oldid=277307118|n=a|4=angol}}

== Források ==
* [http://www.plantcell.org/cgi/content/full/18/4/792 Plant Circadian Rhythms]
* [http://www.plantcell.org/cgi/content/full/18/4/792 Plant Circadian Rhythms]


==Jegyzetek==
== Jegyzetek ==
{{források}}
{{jegyzetek}}


== Ajánlott olvasmányok ==
== Ajánlott olvasmányok ==
149. sor: 138. sor:
* Dvornyk V, Vinogradova ON, Nevo E (2003) Origin and evolution of circadian clock genes in prokaryotes. ''Proc Natl Acad Sci USA'' 100:2495–2500
* Dvornyk V, Vinogradova ON, Nevo E (2003) Origin and evolution of circadian clock genes in prokaryotes. ''Proc Natl Acad Sci USA'' 100:2495–2500
* Koukkari WL, Sothern RB (2006) ''Introducing Biological Rhythms''. Springer, New York
* Koukkari WL, Sothern RB (2006) ''Introducing Biological Rhythms''. Springer, New York
* Martino T, Arab S, Straume M, Belsham DD, Tata N, Cai F, Liu P, Trivieri M, Ralph M, Sole MJ. Day/night rhythms in gene expression of the normal murine heart. J Mol Med. 2004 Apr;82(4):256–64. Epub 2004 Feb 24. PMID: 14985853
* Martino T, Arab S, Straume M, Belsham DD, Tata N, Cai F, Liu P, Trivieri M, Ralph M, Sole MJ. Day/night rhythms in gene expression of the normal murine heart. J Mol Med. 2004 Apr;82(4):256–64. Epub 2004 Feb 24. [[PMID:14985853|PMID 14985853]]
* Refinetti R (2006) ''Circadian Physiology, 2nd ed''. CRC Press, Boca Raton
* Refinetti R (2006) ''Circadian Physiology, 2nd ed''. CRC Press, Boca Raton
* Takahashi JS, Zatz M (1982) Regulation of circadian rhythmicity. ''Science'' 217:1104–1111
* Takahashi JS, Zatz M (1982) Regulation of circadian rhythmicity. ''Science'' 217:1104–1111
* Tomita J, Nakajima M, Kondo T, Iwasaki H (2005) No transcription–translation feedback in circadian rhythm of KaiC phosphorylation. ''Science'' 307: 251–254
* Tomita J, Nakajima M, Kondo T, Iwasaki H (2005) No transcription–translation feedback in circadian rhythm of KaiC phosphorylation. ''Science'' 307: 251–254
* Moore-Ede, Martin C., Sulszman, Frank M., and Fuller, Charles A. (1982) "The Clocks that Time Us: Physiology of the Circadian Timing System." Harvard University Press, Cambridge, MA. ISBN 0-674-13581-4.
* Moore-Ede, Martin C., Sulszman, Frank M., and Fuller, Charles A. (1982) "The Clocks that Time Us: Physiology of the Circadian Timing System." Harvard University Press, Cambridge, MA. {{ISBN|0-674-13581-4}}.
{{refend}}
{{refend}}


== További információk ==
==Külső hivatkozások==
* [http://www.elp.manchester.ac.uk/pub_projects/1999/sanders/home.htm Biological Clock Web Site]
* [https://web.archive.org/web/20090220212131/http://www.elp.manchester.ac.uk/pub_projects/1999/sanders/home.htm Biological Clock Web Site]


{{DEFAULTSORT:Cirkadianritmus}}
[[Kategória:Cirkadián ritmusok]]
[[Kategória:Cirkadián ritmusok]]

[[en:Circadian rhythm]]
[[ca:Ritme circadià]]
[[cs:Cirkadiánní rytmus]]
[[da:Døgnrytme]]
[[de:Circadiane Rhythmik]]
[[el:Κιρκαδικός ρυθμός]]
[[es:Ritmo circadiano]]
[[fa:ساعت زیستی]]
[[fi:Sisäinen kello]]
[[fr:Rythme circadien]]
[[he:שעון ביולוגי]]
[[ht:Ritm sikadyen]]
[[it:Ritmo circadiano]]
[[ja:概日リズム]]
[[ko:일주기 생체 리듬]]
[[nl:Circadiaan ritme]]
[[nn:Døgnrytme]]
[[no:Døgnrytme]]
[[pl:Rytm okołodobowy]]
[[pt:Ritmo circadiano]]
[[ro:Ritmul circadian]]
[[ru:Циркадный ритм]]
[[sh:Biološki časovnik]]
[[simple:Circadian rhythm]]
[[sr:Биолошки часовник]]
[[sv:Dygnsrytm]]
[[tr:Biyolojik saat]]
[[ur:یوماوی آہنگ]]

A lap jelenlegi, 2023. április 21., 19:41-kori változata

Egy cirkadián ritmus („napi biológiai óra”) olyan, nagyjából 24 órás ciklus, ami az élőlények (növények, állatok, gombák, cianobaktériumok) biokémiai, fiziológiai folyamataiban vagy viselkedésében lép fel. A „cirkadián” (circadian) kifejezés Franz Halbergtől[1] származik, a latin circulus[2] (kör) és dies, diei (nap) szavakból, szó szerinti jelentése „körülbelül egy nap(os)”. A biológiai ritmusok, ciklusok (napi, árapályhoz köthető, heti, évszakos, éves ciklusok) vizsgálatával foglalkozó résztudomány neve kronobiológia.

A cirkadián ritmusokat az élőlény saját belső időmérő rendszere vezérli, amit külső, szinkronizáló stimulusok (zeitgeberek) is segítenek. A legfontosabb közülük a napfény. Ezek a ritmusok teszik lehetővé, hogy az élőlények alkalmazkodni tudjanak a környezeti körülmények szabályos váltakozásaihoz, és fel tudjanak készülni rájuk.

Az egy naposnál rövidebb periódusidejű ciklusokat ultradián, a hosszabb periódusidejűeket infradián ritmusnak nevezik.

Története

[szerkesztés]

A cirkadián ritmus első dokumentált megfigyelése Androszthenészhez fűződik, aki a Kr. e. 4. században Nagy Sándor hadjáratainak megörökítésekor egy tamarinduszfa leveleinek napi mozgását is leírta. Az endogén (belső eredetű) cirkadián oszcilláció első modern megfigyelése az 1700-as években élt francia tudós, Jean-Jacques d'Ortous de Mairan érdeme. Ő azt is észrevette, hogy a szemérmes mimóza (Mimosa pudica) növény leveleinek mozgásában megfigyelhető 24 órás mintázat akkor sem szűnik meg, ha a növényt teljes sötétségben tartva megfosztja a fényhatás külső (exogén) stimuláló hatásától. Kísérleteit mintegy 30 évvel később ismételték meg (Hill, 1757;[3] Duhamel duMonceau, 1759;[4] Zinn, 1759[5]), ezekben a vizsgálatokban már a hőmérséklet változásának stimuláló hatását is kizárták. 1832-ben de Candolle meghatározta a mimóza szabadon futó ritmusának hosszát (22-23 óra között), ami határozottan rövidebb egy napnál. Megmutatta továbbá, hogy a ritmus megfordítható, ha a növényt érő világosság és sötétség váltakozását megfordítja.[6]

1918-ban J. S. Szymanski kimutatta, hogy az állatok képesek a 24 órás alvás-ébrenlét ciklus fenntartására még akkor is, ha a fény és a hőmérséklet változásától, mint külső stimulustól elvágja őket.[7]

Kritériumok

[szerkesztés]

Ahhoz, hogy meg lehessen különböztetni a tényleges, endogén eredetű cirkadián ritmusokat a látszólagosaktól, három fő kritériumnak kell megfelelniük: 1) a ritmus fennmarad külső stimulus nélkül is, 2) a hőmérséklettől független és 3) a ritmus képes átállni a helyi időnek megfelelően. Részletesebben:

  • A ritmus állandó körülmények között (például teljes sötétségben) is fennmarad, kb. 24 órás periódusidővel. Ennek a feltételnek az a szerepe, hogy megkülönböztesse a cirkadián ritmusokat az olyan látszólagosan cirkadián ritmusoktól, amik csak periodikus külső stimulusokra adott válaszreakciók. Egy ritmust nem nevezhetünk endogénnek, ha nem lett tesztelve külső, periodikus befolyásoló tényezők nélkül.
  • A ritmus hőmérséklet-független, tehát megtartja periódusidejét különböző hőmérsékleti tartományokban. Ez a feltétel megkülönbözteti a cirkadián ritmusokat az olyan biológiai ritmusoktól, ahol a ritmust egy kémiaireakció-útvonal periodikus természete generálja. Kellően alacsony vagy magas hőmérsékleten valamely cirkuláris reakció periódusideje beállhat éppen 24 óra körüli értékre, de ez csak véletlen egybeesés.
  • A ritmus külső stimulus hatására újraindítható. Ez segít megkülönböztetni a cirkadián ritmusokat olyan más lehetséges endogén 24 órás ritmusoktól, melyek immunisak a külső stimulusokra, így nem alkalmasak a helyi idő megbecsülésére. Az időzónák közötti utazás problémái jól illusztrálják a biológiai óra beállításának szükségességét, hogy az a helyi időt tükrözze vissza. Amíg a ritmus újra beáll, az utazó rendszerint jetlagben szenved.

Kialakulása

[szerkesztés]

A fényérzékeny fehérjék és a cirkadián ritmusok tudomásunk szerint a legősibb sejtekben alakultak ki, azért, hogy a DNS replikációjának érzékeny folyamatát megóvják a nap közbeni magas ultraibolya sugárzás káros hatásától. Ezek eredményeként a replikáció éjszaka, sötétben történt.[8][9][10] A recens Neurospora gombában máig jelen van ez az időzítési mechanizmus. A ritmusok a környezet állapotával való koordináció mellett igen fontosnak bizonyultak az egyedben zajló, ciklikus biokémiai folyamatok szabályozásában is. Ezt sugallja a kísérlet, melyben állandó laboratóriumi körülmények között tartott több száz generációnyi ecetmuslicán bizonyították a cirkadián ritmusok örökletes természetét (Sheeba et al. 1999[11]), továbbá azok a kutatások, melyek során sikerült megszüntetni a japán fürjek viselkedésbeli cirkadián ritmusait – ám a fiziológiaiakat nem (Guyomarc'h et al. 1998,[12] Zivkovic et al. 1999[13]).

A legegyszerűbb ismert cirkadián óra a prokarióta cianobaktériumoké. Az újabb kutatások megmutatták, hogy a Synechococcus elongatus cirkadián órája in vitro is működésbe hozható, mindössze három fehérjére van szükség a központi oszcillátor létrehozásához.[14] Ez az egyszerű mechanizmus több napon keresztül képes volt ATP hozzáadásával fenntartani egy 22 órás ritmust. A prokarióták cirkadián ritmusát korábban csak egy DNS-transzkripciós és -transzlációs mechanizmus közbeiktatásával tudták elképzelni.

Nem ismerjük a választ arra a kérdésre, hogy az eukarióta szervezetek cirkadián ritmusaihoz mindenképp szükség van-e transzláció/transzkripció-alapú oszcillációs mechanizmusra. Bár az eukarióták és prokarióták cirkadián rendszerei ugyanazt az elvi felépítést követik: bemenet – központi oszcillátor – kimenet, nem homológak, amiből arra lehet következtetni, hogy egymástól függetlenül alakulhattak ki.

A biológiai óra egy genetikai összetevőjét 1971-ben sikerült azonosítania Ronald J. Konopkának és Seymour Benzernek, az ecetmuslicát használva modellszervezetként. A muslicák három, mutációt hordozó leszármazási vonala mutatott a normálistól eltérő viselkedést: az elsőnek a szokásosnál rövidebb volt a periódusideje, a másiknak hosszabb, a harmadik esetben teljesen hiányzott a periodicitás. Mindhárom mutáció egyetlen gént érintett, amit elneveztek period-nak (periódus).[15] Harminc évvel később ugyanennek a génnek a hibáját mutatták ki a FASPS-szindrómás (Familial advanced sleep-phase syndrome; eltolódó alvási fázis-szindróma) betegekben[16] – ez is megerősíti, hogy az evolúció során a molekuláris cirkadián óra jelentős része változatlanul megőrződött. Azóta a biológiai óra több összetevőjét sikerült azonosítani. Ezen összetevők kölcsönhatásai a gének termékeinek olyan, bonyolultan összefonódó, pozitív és negatív visszacsatolásokat egyaránt alkalmazó rendszerét eredményezik, melynek periodikus változásait a test sejtjei képesek a nap egy meghatározott időpontjaként értelmezni.

A biológiai órák kutatása a 20. század második felében indult be. Mára tudjuk, hogy a molekuláris cirkadián óra már egyetlen sejtben is működőképes („sejtautonóm”).[17] Ugyanakkor, az állati sejtek egymással kommunikálva képesek szinkronizált elektromos jelzéseket kibocsátani. Ezek az agy belső elválasztású mirigyeire hatást gyakorolhatnak, melyek így periodikusan hormonokat bocsátanak ki. Ezen hormonok receptorai a testben elszórva többfelé megtalálhatók, és szinkronizálják az egyes szervek saját periférikus óráit. Ezért lehetséges, hogy a szem által észlelt, időre vonatkozó információ az agyban lévő órához utazik, és azon keresztül a test többi része is szinkronba kerül. Ezen az úton hozza összhangba belső biológiai óránk pl. az alvás-ébrenlét, a testhőmérséklet, a szomjúság- és éhségérzet időzítését is.

Növényekben

[szerkesztés]

Egyes növények turgormozgásának cirkadián ritmusát már az ókorban felismerték, a 18. századtól pedig tudományos vizsgálat tárgyává is tették. (Bővebben lásd az általános történeti részt.)

A 20. század második felében ismerték csak fel, hogy a levelek mozgása csak egy a növények cirkadián ritmusai közül. Ezek közé tartoznak még a csírázással, növekedéssel, enzimaktivitással, virágnyílással, fotoszintézissel és illatanyagok kibocsátásával kapcsolatos ritmusok (Cumming and Wagner, 1968[18]).

A növények fotoperiodizmusának működéséhez szükséges, hogy a nappalok hosszúságának változását a növény valamilyen módon érzékelje. A cirkadián ritmust felhasználó bonyolult folyamat kulcsa, hogy a nap késői szakaszában termelődő fehérje fényérzékenysége miatt rövid nappalokon elbomlik, hosszú nappalokon megmarad, a folyamat pedig továbbhaladva, például a virágzást beindíthatja.

Növényeknél a cirkadián ritmus jellemző modellorganizmusa a keresztesvirágúak (Brassicaceae) közé tartozó Arabidopsis thaliana (lúdfű).

Állatokban

[szerkesztés]

A cirkadián ritmusok fontos szerepet játszanak az állatok és az ember alvási és táplálkozási sémáinak meghatározásában. Tisztán látszik az is, hogy a belső testhőmérséklet, agyhullám-aktivitás, hormontermelés, sejt-regeneráció és más biológiai tevékenységek is a napi ritmusokhoz köthetők. Továbbá, a fotoperiodizmus mechanizmusa, tehát az élőlényeknek a nappalok és éjszakák hosszára adott fiziológiás válasza, ami a növények és állatok életében is fontos szerepet játszik, szintén a cirkadián rendszer segítségével tudja mérni és értelmezni a nappalok hosszúságát.

Az, hogy képesek legyenek időben előre jelezni az időjárás változásának, a táplálék hozzáférhetőségének vagy a ragadozók tevékenységének az évszakos váltakozásait, számos faj túlélése szempontjából létfontosságú. Bár nem az egyetlen szóba jövő környezeti tényező, a fotoperiódusnak (a nappal hosszúságának) a változása a legalkalmasabb arra, hogy időzítse az évszakos fiziológiai-viselkedésbeli változásokat, többek közt a migrációt, a hibernációt és a párzási időszakot.[19]

A világosság-sötétség ciklus hatása

[szerkesztés]

A cirkadián ritmus kötődik a világosság és sötétség váltakozásához. A hosszabb időre teljes sötétségben tartott állatok (vagy emberek) előbb-utóbb szabadon futó ritmusra térnek át. Minden eltelt „nappal” az alvási ciklus eltolódik előre vagy hátra, attól függően, hogy az endogén periódusidő rövidebb vagy hosszabb 24 óránál. A környezeti stimulusokat, amik mindennap újraindítják a cirkadián ritmust, zeitgebernek nevezik (ném.: „idő-adó”).[20] Érdekes, hogy a teljesen vak föld alatti emlősök (pl. földikutya, Spalax sp.) képesek fenntartani endogén óráikat a külső stimulusok nyilvánvaló hiányában is. A „szabadon futó” élőlények, ha egyébként egy hosszabb alvási periódus jellemző rájuk, ez a tulajdonságuk a külső stimulusoktól elszigetelve is megmarad. Ami változik, hogy az alvás-ébrenlét ritmusa nem lesz szinkronban a földi 24 órás nappal-éjszaka ciklussal – így fáziseltérésbe kerülhet más cirkadián vagy ultradián ritmusokkal, mint a testhőmérséklet változása vagy az emésztési ciklus[forrás?].

Az űrhajósoknál is megfigyelték a megváltozott körülmények káros hatásait,[21][22] a felszállás előtt pedig már az 1990-es évektől a karanténba vonult asztronautákat meghatározott időpontokban és ideig erős fényhatásnak kitéve igyekeztek a kilövéshez, illetve az űrhajón végzett tevékenységekhez optimalizálni cirkadián ritmusukat.[23][24] Az újabb űrhajók világításának tervezésénél is figyelembe veszik a cirkadián ritmust, a földi nappal-éjszaka ciklust imitáló rendszereket építve be, ami jó hatással van az asztronauták állapotára.[25]

Sarkvidéki állatok

[szerkesztés]

A Tromsøi Egyetem norvég kutatói kimutatták, hogy egyes sarkvidéki állatok (alpesi hófajd, rénszarvas) csak az évnek azon szakaszában mutatnak cirkadián ritmust, amikor a nap mindennap felkel és lemegy. Egy rénszarvassal foglalkozó kutatás szerint az északi szélesség 70. foka körül az állatok cirkadián ritmusa megjelent ősszel, télen és tavasszal, nyáron azonban nem. Az északi szélesség 78. fokánál élő állatok ritmusa csak ősszel és tavasszal mutatkozott. A kutatók azt gyanítják, hogy más sarkvidéki állatok cirkadián ritmusa is eltűnhet a nyár állandó megvilágítása, illetve és a tél állandó sötétsége idején.[26][27]

Az emlősök biológiai órája

[szerkesztés]

Az emlősök cirkadián órája a szuprakiazmatikus magban vagy magvakban (SCN, suprachiasmatic nucleus/nuclei) található, amit két sejtcsoport alkot a hipotalamusz területén. Az SCN megsemmisülése esetén a szabályos alvás/ébrenlét ritmus teljes hiánya lép fel.

Az SCN a megvilágítás mértékéről a szemen keresztül szerez tudomást. A retina ugyanis nem csak „klasszikus” fotoreceptor-sejteket, hanem fényérzékeny retinális ganglionsejteket is tartalmaz. Ezek a sejtek saját pigmentet, melanopszint tartalmaznak, és a retinohipotalamikus pályán (RHT) keresztül érik el a szuprakiazmatikus magot. Az SCN sejtjeit eltávolítva és kultúrába helyezve képesek külső ingerlés nélkül is fenntartani saját ritmusukat.

Az SCN a retinából nyert, a nap hosszával kapcsolatos információkat értelmezi, és továbbítja az epithalamuson található tobozmirigy felé. A tobozmirigy erre melatonin hormon kiválasztásával válaszol. A melatonin kiválasztása éjjel tetőzik, és a nap folyamán a legkisebb mértékű.

Az emberi cirkadián ritmus a földi 24 órás ciklusnál némileg rövidebb vagy hosszabb periódusra is beállítható. A Harvard kutatói a közelmúltban igazolták, hogy a kísérleti alanyok ritmusa beállítható 23,5 órás és 24,65 órás periódusra is (mely utóbbi a Mars bolygó nappal-éjszaka ciklusának hosszával egyezik meg).[28]

Az emberi cirkadián ritmus meghatározása

[szerkesztés]
Az ember napi biológiai órája, néhány élettani paraméterrel

Az emlősök cirkadián ritmusának meghatározásához klasszikusan használt állapotjelzők (phase markers) a következők:

  • a tobozmirigy melatonin-kiválasztása, illetve
  • a test belső hőmérséklete.

A test hőmérsékletével kapcsolatos vizsgálatoknál a vizsgálati személy ébren van, de nyugodt, hátradőlt (semi-reclined) pozícióban, csaknem teljes sötétségben ül – eközben állandóan mérik a végbél hőmérsékletét. Az átlagos felnőtt testhőmérséklete reggel 5 körül éri el a minimumát, mintegy 2 órával a szokásos ébredés ideje előtt, bár a különböző kronotípusú emberek között ebben nagy különbségek vannak.

Napközben a melatonin nincs, vagy csak kimutathatatlanul kicsiny mennyiségben van jelen a szervezetben. Megjelenése a szürkület idejére, illetve kb. 21:00 órára tehető: neve ezért angolul „szürkületi melatonin-kezdet”; dim-light melatonin onset – DLMO. Ekkor már kimutatható a vérből vagy a nyálból. A DLMO-t, illetve a hormon vérben vagy nyálban való jelenlétének a középidejét is szokás cirkadián állapotjelzőnek (markernek) használni.

Újabb kutatások azonban azt sugallják, hogy a melatonin eltűnése (melatonin offset) lehet a legmegbízhatóbb állapotjelző. Benloucif és munkatársai (Chicago, 2005) úgy találták, hogy a melatonin állapotjelzői stabilabbak, illetve jobban korrelálnak az alvási fázisokkal, mint a belső testhőmérsékleti minimum. Azt is megállapították, hogy a melatonin szintjének csökkenése megbízhatóbb és stabilabb állapotjelző, mint a melatoninszintézis befejeződése.[29]

A melatonin eltűnésének mérésére egy lehetséges módszer a melatonin anyagcsereterméke, a 6-szulfátoxi-melatonin (aMT6s) jelenlétének a vizsgálata vizeletmintákból. Laberge és munkatársai (Quebec, 1997) ennek módszernek a használatával (kétóránkénti mintagyűjtéssel) jutottak arra a következtetésre, hogy serdülőkorban a cirkadián ritmus gyakran késésben van a fiatal felnőttek ritmusához képest.[30]

Kívül a „központi órán”

[szerkesztés]

A szervezet „központi” („master”) óramechanizmusán kívül számos, többé-kevésbé független cirkadián ritmust találunk több szervben, illetve az SCN-en kívül eső sejtekben, sejtcsoportokban. Ezek az órák – perifériás oszcillátorok – megtalálhatók a nyelőcsőben, a tüdőben, a hasnyálmirigyben, a lépben, a csecsemőmirigyben és a bőr sejtjeiben is.[31] Noha a bőrben található oszcillátorok fényérzékenyek, szisztémás hatást nem sikerült kimutatni ezidáig.[32][33] Egyes eredmények szerint kultúrában tenyésztve a szaglógumó és a prosztata sejtjei is képesek oszcillációra, ami arra utal, hogy talán ezek a struktúrák is gyenge oszcillátorok.

Továbbá, a máj sejtjeinek például a fény helyett a táplálás jelenti a stimulációt. A test egyéb részeiben található sejteknek általában szabadon futó ritmusuk van.

A fény és a biológiai óra

[szerkesztés]

A fényhatás újraindítja a biológiai órát a fázis-válasz görbének (phase response curve, PRC) megfelelően. Az időzítéstől függően a fényhatás előrébb hozhatja vagy késleltetheti a cirkadián ritmust. A PRC és a szükséges megvilágítás mértéke fajról fajra különböző lehet; pl. az éjszakai életmódot folytató rágcsálók esetében alacsonyabb fényerő is elegendő az óra újraindításához. A lakások mesterséges megvilágításának fényereje emberek esetében általában kevés a cirkadián ritmus befolyásolásához. Ehhez egyes kutatók szerint[34] a retinát érő megvilágítás erősségének el kell érnie az 1000 luxot. A fény intenzitása mellett hullámhossza (színe) sem közömbös a cirkadián ritmusra gyakorolt hatása szempontjából. A fényt érzékelő melanopszin pigment egyes kutatók szerint a 420-440 nm hullámhosszú kék fényre érzékeny,[35] mások a 470-485 nm-es kék tartományba helyezik az érzékenység maximumát.

Elfogadott nézet, hogy a szembe eső fény iránya is fontos a cirkadián ritmus befolyásolásában;[34] a felülről érkező fény, ami a napfényes égboltra jellemző, nagyobb hatást vált ki, mint az alulról a szembe érkező.

Az emberi cirkadián periódus hossza

[szerkesztés]

A korai kutatások során az emberi cirkadián periódust 25 órásra, vagy még hosszabbra tették. A kutatók igen gondosan elszigetelték a vizsgálati alanyokat a napfénytől és azoktól a hatásoktól, amikből az időt meghatározhatták volna, de nem voltak tisztában a beltéri világítás hatásaival. A kísérleti alanyoknak megengedték, hogy ébrenlétük során felkapcsolják a lámpákat, és az alváshoz lekapcsolják őket. Az esti elektromos világítás így késleltette a cirkadián fázisukat. Eredményeik nagy nyilvánosságot kaptak. Egy későbbi, alaposan kontrollált körülmények között végzett kísérletek szerint az átlagos felnőtt ember cirkadián periódusa csak alig haladja meg a 24 órát. Czeisler és munkatársai (Charles A. Czeisler MD, PhD, Harvard) úgy találták, hogy különböző korú egészséges felnőttek cirkadián periódusa szűk keretek között ingadozik: 24 óra 11 perc ± 16 perc. A cirkadián óra minden nap hozzáigazítódik a Föld 24 órás forgási periódusához.[36]

Humángyógyászati vonatkozások

[szerkesztés]

Az orvosi kezeléseknek a cirkadián ritmussal való összehangolása jelentősen megnövelhetné azok hatékonyságát, és csökkenthetné a gyógyszer toxikusságát és a fellépő mellékhatásokat.

Több kutatás kimutatta, hogy a napközbeni rövid alvás („power-nap” – minialvás) nem befolyásolja a normál cirkadián ritmust, mégis alkalmas a stressz csökkentésére és a produktivitás javítására.[37][38]

Az emberi cirkadián ritmus zavarához több egészségi probléma köthető; ilyenek a téli depresszió (seasonal affective disorder, SAD), a késő alvásfázis-szindróma (delayed sleep phase syndrome, DSPS) és más cirkadián ritmuszavarok.[39] A cirkadián ritmusok szerepet játszanak az éberséget szabályozó agyi központ, a retikuláris aktiváló rendszer (reticular activating system, RAS) működésében is. Az alvás-ébrenlét ciklus megfordulása pedig az urémia, azotémia vagy akut veseelégtelenség jele, illetve komplikációja lehet.[40]

A ritmus zavara

[szerkesztés]

A cirkadián ritmusok zavara általában negatív hatásokkal jár. Sok utazó tapasztalta már meg például a fáradtsággal, zavartsággal és álmatlansággal járó jetlaget.

Néhány más rendellenesség, köztük a bipoláris zavar és néhány alvászavar is a cirkadián ritmus szabálytalan vagy patologikus működéséhez köthető. Újabb kutatások szerint a bipoláris zavarban fellépő cirkadián ritmuszavarokat jótékonyan befolyásolja a lítiumterápia hatása az óragénekre.[41]

A ritmusok megzavarása hosszabb távon jelentős egészségkárosító hatással lehet az agyon kívül más szervekre is, különösen szív- és érrendszeri megbetegedések kifejlődése vagy súlyosbodása formájában. A melatonintermelés elnyomása – például huzamosabb ideig éjszakai műszakban való munkával – és a hozzá kapcsolódó cirkadián ritmuszavar növelheti a rák kifejlődésének esélyét is.[42][43]

Kokain-érzékenyítés hatásai egereken

[szerkesztés]

A cirkadián ritmusok és az agy SCN területén kívül kifejeződő óragének jelentősen befolyásolhatják a kábítószerek, pl. a kokain által kifejtett hatást.[44][45] Továbbá, az óragének genetikai manipulációja alapvetően megváltoztatja a kokain hatását.[46]

Kapcsolódó szócikkek

[szerkesztés]

Fordítás

[szerkesztés]
  • Ez a szócikk részben vagy egészben a Circadian rhythm című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

Források

[szerkesztés]

Jegyzetek

[szerkesztés]
  1. ↑ cite web|url=http://www.msi.umn.edu/~halberg Archiválva 2006. december 9-i dátummal a Wayback Machine-ben Halberg Chronobiology Centre
  2. ↑ cite web|url=http://latinszotar.hu/magyar-latin-szotar/forditas/k%C3%B6r/[halott link]
  3. ↑ Hill, H.D. (1757). The Sleep of Plants. (London: R. Baldwin)
  4. ↑ Duhamel duMonceau, H.L. (1759). La Physique des Arbres. (Paris: H.L. Guerin and L.F. Delatour)
  5. ↑ Zinn, J.G. (1759). Von dem Schlafe der Pflanzen. Hamburg. Mag. 22, 40–50.
  6. ↑ de Candolle, A.P. (1832). Physiologie Végétale. (Paris: Bechet Jeune)
  7. ↑ Danchin, Antoine. „Important dates 1900-1919”. HKU-Pasteur Research Centre, Paris. [2003. október 20-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2008. január 12.) 
  8. ↑ New look at DNA hints at origin of ultraviolet damage
  9. ↑ http://www.scienceagogo.com/news/20070101164743data_trunc_sys.shtml UV Damage To DNA Clocked
  10. ↑ Selene S. Nikaido and Carl Hirschie Johnson: Daily and Circadian Variation in Survival From Ultraviolet Radiation in Chlamydomonas reinhardtii doi:10.1562/0031-8655(2000)071<0758:DACVIS>2.0.CO;2
  11. ↑ Sheeba V, Sharma VK, Chandrashekaran MK, and Joshi A: Persistence of eclosion rhythm in Drosophila melanogaster after 600 generations in an aperiodic environment. doi:10.1007/s00114-002-0360-9
  12. ↑ Catherine Guyomarc'h; Sophie Lumineau; Jean-Pierre Richard: Circadian rhythm of activity in Japanese quail in constant darkness: variability of clarity and possibility of selection. doi:10.3109/07420529808998685
  13. ↑ Bora D. Zivkovic, Herbert Underwood, Christopher T. Steele, Kent Edmonds: Formal properties of the circadian and photoperiodic systems of Japanese quail: phase response curve and effects of T-cycles. doi:10.1177/074873099129000786
  14. ↑ Carl Hirschie Johnson, Susan S. Golden, Masahiro Ishiura & Takao Kondo: Circadian clocks in prokaryotes doi:10.1046/j.1365-2958.1996.00613.x
  15. ↑ Purves, Dale et al. Molecular Mechanisms of Biological Clocks, NEUROSCIENCE (e-book), second edition, Sunderland, MA, U.S.A.: Sinauer Associates [2001]. ISBN 0-87893-742-0. Hozzáférés ideje: 2008. május 30. 
  16. ↑ Jones, Christopher R., Scott S. Campbell, Stephanie E. Zone, et al. (1999. szeptember 1.). „Familial advanced sleep-phase syndrome: A short-period circadian rhythm variant in humans”. Nature Medicine 5 (9), 1062–1065. o. DOI:10.1038/12502. PMID 10470086. (Hozzáférés: 2007. május 6.) 
  17. ↑ Circadian gene expression in individual fibroblast...[Cell. 2004] - PubMed Result
  18. ↑ Cumming, B.G., and Wagner, E. (1968). Rhythmic processes in plants. Annu. Rev. Plant Physiol. 19, 381–416.
  19. ↑ Zivkovic, Bora "Coturnix": Clock Tutorial #16: Photoperiodism - Models and Experimental Approaches. A Blog Around the Clock. ScienceBlogs, 2005. augusztus 13. [2008. január 1-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2007. december 9.)
  20. ↑ Circadian rhythms. Rapid eye movement (REM) sleep. Armenian Medical Network, 2007. (Hozzáférés: 2007. szeptember 19.)
  21. ↑ Timothy H. Monk, Daniel J. Buysse, Bart D. Billy, Kathy S. Kennedy, Linda M. Willrich: Sleep and Circadian Rhythms in Four Orbiting Astronauts (1998) doi:10.1177/074873098129000039
  22. ↑ Astronauts' sleep may get lost in space. (Science News of the week)
  23. ↑ Evaluation of Photic Countermeasures for Circadian Entrainment of Neurobehavioral Performance and Sleep-Wake Regulation Before and During Spaceflight. [2009. december 3-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2009. március 22.)
  24. ↑ Science@NASA: Wide Awake in Outer Space. [2009. április 14-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2009. március 22.)
  25. ↑ Optimizing Light Spectrum for Long-Duration Spaceflight. [2008. február 13-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2009. március 22.)
  26. ↑ Spilde, Ingrid. „Reinsdyr uten døgnrytme”, forskning.no, 2005. december 1.. [2007. december 3-i dátummal az eredetiből archiválva] (Hozzáférés: 2007. november 24.) (language: norwegian, bokmål nyelvű) 
  27. ↑ Zivkovic, Bora, aka Coturnix, chronobiologist: Circadian Rhythms, or Not, in Arctic Reindeer. A Blog around the Clock. ScienceBlogs.com. [2009. február 13-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2007. november 24.)
  28. ↑ Scheer, Frank A. J. L., Kenneth P. Wright, Jr., Richard E. Kronauer, Charles A. Czeisler (2007. augusztus 8.). „Plasticity of the Intrinsic Period of the Human Circadian Timing System”. PLoS ONE 2, e721. o. DOI:10.1371/journal.pone.0000721. (Hozzáférés: 2007. december 31.) 
  29. ↑ Benloucif, S., Guico, M.J.; Reid, K.J.; Wolfe, L.F.; L'Hermite-Baleriaux, M.; Zee, P.C. (2005). „Stability of melatonin and temperature as circadian phase markers and their relation to sleep times in humans”. J Biol Rhythms, Chicago, Illinois, USA 20 (2), 178–88. o, Kiadó: Center for Sleep and Circadian Biology, Departments of Neurology, Northwestern University Feinberg School of Medicine. DOI:10.1177/0748730404273983. PMID 15834114. (Hozzáférés: 2007. december 18.) [halott link]
  30. ↑ Laberge, L., Lesperance, P.; Tremblay, R.; Lambert, C.; Montplaisir, J. (1997). „Phase delay of 6-sulphatoxymelatonin in normal adolescents” (angol nyelven). Sleep Research, Québec, Canada 26, 727. o, Kiadó: Centre d'etude du Sommeil, Hôpital du Sacré-Cœur, Département de Psychologie, Département de Pharmacologie, Département de Psychiatrie, Université de Montréal. (Hozzáférés: 2007. december 18.) 
  31. ↑ Zanello, S. et al., J. Inv. Dermatol. 2000, Vol. 115, 4 Oct.: Expression of the Circadian Clock Genes clock and period1 in Human Skin
  32. ↑ Kawara, S. et al. J. Inv. Derm. 2002, Vol 119, 6 Dec.: Low-dose UVB Rays Alter the mRNA Expression of the Circadian Clock Genes in cultured Human Keratinocytes
  33. ↑ Campbell, S. and Murphy, P, Science 1998, Vol 279, 16 Jan.: Extraocular Circadian Phototransduction in Humans
  34. ↑ a b Semjonova, Milena: Healthy Lighting, from a lighting designer's perspective. Milena Lighting Design, 2003. [2010. január 18-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2009. április 11.)
  35. ↑ Newman LA, Walker MT, Brown RL, Cronin TW, Robinson PR: "Melanopsin forms a functional short-wavelength photopigment", Biochemistry. 2003 Nov 11;42(44):12734-8.
  36. ↑ William J. Cromie: Human Biological Clock Set Back an Hour (angol nyelven). The Harvard Gazette, 1999. július 15. (Hozzáférés: 2007. szeptember 23.) „The variation between our subjects, with a 95 percent level of confidence, was no more than plus or minus 16 minutes, a remarkably small range.”
  37. ↑ The prevalence of daytime napping and its relationship to nighttime sleep. The prevalence of daytime napping and its relationship to nighttime sleep. Behavioral medicine, 2001. [2009. január 13-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2008. november 11.)
  38. ↑ Power-Napping: Effects on Cognitive Ability and Stress Levels Among College Students. Power-Napping: Effects on Cognitive Ability and Stress Levels Among College Students. Liberty University, 2007. (Hozzáférés: 2008. november 11.)
  39. ↑ Circadian Rhythms and Sleep. Circadian Rhythms and Sleep. Serendip, 2007. [2007. november 5-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2007. szeptember 19.)
  40. ↑ Sinert, Richard; Peter R Peacock, Jr: Renal Failure, Acute. eMedicine from WebMD, 2006. május 10. (Hozzáférés: 2008. augusztus 3.)
  41. ↑ NIMH · Science News from 2006 · Lithium Blocks Enzyme To Help Cells’ Clocks Keep On Tickin’. [2007. augusztus 12-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2008. február 9.)
  42. ↑ Straif K, Baan R, Grosse Y, Secretan B, El Ghissassi F, Bouvard V, Altieri A, Benbrahim-Tallaa L, Cogliano V, WHO International Agency for Research on Cancer Monograph Working Group. Carcinogenicity of shift-work, painting, and fire-fighting. [1] Archiválva 2008. október 24-i dátummal a Wayback Machine-ben Lancet Oncol. 2007; 12(8):1065-1066.
  43. ↑ WebMD: Night Shift Work May Cause Cancer
  44. ↑ Uz T, Akhisaroglu M, Ahmed R, Manev H (2003). „The pineal gland is critical for circadian Period1 expression in the striatum and for circadian cocaine sensitization in mice”. Neuropsychopharmacology 28 (12), 2117–23. o. DOI:10.1038/sj.npp.1300254. PMID 12865893. 
  45. ↑ Kurtuncu M, Arslan A, Akhisaroglu M, Manev H, Uz T (2004). „Involvement of the pineal gland in diurnal cocaine reward in mice”. Eur J Pharmacol 489 (3), 203–5. o. DOI:10.1016/j.ejphar.2004.03.010. PMID 15087244. 
  46. ↑ McClung C, Sidiropoulou K, Vitaterna M, Takahashi J, White F, Cooper D, Nestler E (2005). „Regulation of dopaminergic transmission and cocaine reward by the Clock gene”. Proc Natl Acad Sci USA 102 (26), 9377–81. o. PMID 15967985. 

Ajánlott olvasmányok

[szerkesztés]
  • Aschoff J (ed.) (1965) Circadian Clocks. North Holland Press, Amsterdam
  • Avivi A, Albrecht U, Oster H, Joel A, Beiles A, Nevo E. 2001. Biological clock in total darkness: the Clock/MOP3 circadian system of the blind subterranean mole rat. Proc Natl Acad Sci USA 98:13751–13756.
  • Avivi A, Oster H, Joel A, Beiles A, Albrecht U, Nevo E. 2002. Circadian genes in a blind subterranean mammal II: conservation and uniqueness of the three Period homologs in the blind subterranean mole rat, Spalax ehrenbergi superspecies. Proc Natl Acad Sci USA 99:11718–11723.
  • Ditty JL, Williams SB, Golden SS (2003) A cyanobacterial circadian timing mechanism. Annu Rev Genet 37:513–543
  • Dunlap JC, Loros J, DeCoursey PJ (2003) Chronobiology: Biological Timekeeping. Sinauer, Sunderland
  • Dvornyk V, Vinogradova ON, Nevo E (2003) Origin and evolution of circadian clock genes in prokaryotes. Proc Natl Acad Sci USA 100:2495–2500
  • Koukkari WL, Sothern RB (2006) Introducing Biological Rhythms. Springer, New York
  • Martino T, Arab S, Straume M, Belsham DD, Tata N, Cai F, Liu P, Trivieri M, Ralph M, Sole MJ. Day/night rhythms in gene expression of the normal murine heart. J Mol Med. 2004 Apr;82(4):256–64. Epub 2004 Feb 24. PMID 14985853
  • Refinetti R (2006) Circadian Physiology, 2nd ed. CRC Press, Boca Raton
  • Takahashi JS, Zatz M (1982) Regulation of circadian rhythmicity. Science 217:1104–1111
  • Tomita J, Nakajima M, Kondo T, Iwasaki H (2005) No transcription–translation feedback in circadian rhythm of KaiC phosphorylation. Science 307: 251–254
  • Moore-Ede, Martin C., Sulszman, Frank M., and Fuller, Charles A. (1982) "The Clocks that Time Us: Physiology of the Circadian Timing System." Harvard University Press, Cambridge, MA. ISBN 0-674-13581-4.

További információk

[szerkesztés]
A lap eredeti címe: „https://hu.wikipedia.org/w/index.php?title=Cirkadián_ritmus&oldid=26043998”