Синхронизация внутренних часов может помочь смягчить джетлаг и эффекты старения

Джетлаг вызван несоответствием между циркадной системой — внутренними часами организма — и окружающей средой. Ученые признают, что в организме есть несколько внутренних часов, калибруемых по-разному, и симптомы, подобные джетлагу, возникают, когда эти часы рассинхронизируются друг с другом. Это становится более распространенным с возрастом.

Ученые из Северо-Западного университета и Института Санта-Фе создали теоретическую модель для изучения взаимодействия нескольких внутренних часов под влиянием старения и нарушений, таких как джетлаг. Статья "Минимальная модель периферических часов показывает дифференциальную циркадную повторную синхронизацию при старении" опубликована в журнале Chaos 5 сентября 2023 года.

Современные исследования показывают, что циркадные часы присутствуют почти в каждой клетке и ткани тела. Каждый из них полагается на свой набор сигналов для калибровки: например, часы мозга зависят от солнечного света, а периферические органы калибруются по времени приема пищи.

"Противоречивые сигналы, такие как теплая погода при коротком фотопериоде или прием пищи ночью, могут сбить внутренние часы с толку и вызвать десинхронию", — говорит автор Йитонг Хуанг.

О том, как различные внутренние часы организма влияют друг на друга, известно мало. Исследователи, как правило, используют упрощенные модели.

"Большинство исследований в основном сосредоточены на одном конкретном временном сигнале или одних часах", — отмечает Хуанг. — Важные пробелы остаются в нашем понимании синхронизации нескольких часов при противоречивых временных сигналах".

Хуанг и ее коллеги создали математическую модель, учитывающую сложное взаимодействие между системами. Их модель включает две популяции связанных осцилляторов, имитирующих естественные ритмы циркадных циклов. Каждый осциллятор влияет на другие, одновременно подстраиваясь под уникальные внешние сигналы.

Используя эту модель, команда обнаружила, что общие симптомы старения, такие как ослабление сигналов между циркадными часами и снижение чувствительности к свету, делают систему более уязвимой к сбоям и медленнее восстанавливающейся.

Они также нашли новый метод ускорения восстановления после джетлага. Согласно их результатам, путь к лучшему сну лежит через желудок.

"Более обильный прием пищи ранним утром в новом часовом поясе может помочь преодолеть джетлаг", — говорит Хуанг. — Постоянное смещение графика приема пищи или еда ночью не рекомендуются, так как это может привести к рассогласованию внутренних часов".

Авторы планируют исследовать обратную сторону уравнения и выявить факторы, которые делают внутренние часы более устойчивыми. Такие открытия могут привести к рекомендациям по предотвращению джетлага или поддержанию здоровья циркадной системы в пожилом возрасте.