Нейробиология циркадных систем

Время — измерение, тесно связанное с биологией живых организмов. Биологические процессы протекают циклически, причём продолжительность циклов варьирует от очень коротких (ультрадианных) ритмов до ритмов с периодом около суток (циркадных) и более длительных ритмов — недельных, месячных, сезонных и даже более продолжительных. Эти ритмы генерируются эндогенными биологическими часами, то есть структурами, обеспечивающими отсчёт времени, а не являются пассивной реакцией на внешние колебания. У млекопитающих главным водителем ритма служит супрахиазматическое ядро (СХЯ). У представителей других типов животных эту функцию выполняет главным образом эпифиз, секретирующий мелатонин. Биологические часы, генерирующие циркадные ритмы, существуют также в периферических тканях, например в печени. Ритм формируется системой генов часов благодаря положительной и отрицательной обратной связи, при которой белки регулируют собственный синтез; эта система осциллирует с циркадным периодом. Внешние факторы служат индикаторами астрономического (солнечного) времени и называются синхронизаторами, или zeitgebers, что буквально означает «задающие время». Главный синхронизатор — свет, который ежедневно перенастраивает циркадные часы СХЯ. При отсутствии синхронизаторов циркадный ритм называют свободно протекающим; его период отличается от 24 часов. СХЯ вместе с периферическими часами обеспечивает временной гомеостаз, регуляция которого может нарушаться под воздействием внешних факторов (света, социальной активности, приёма пищи), при координации ритмов и соотношении их фаз, а также иным образом. Нарушения ритмов встречаются в повседневной жизни (при смене часовых поясов и сменной работе), при расстройствах сна и ряде психических расстройств, включая аффективные расстройства. Поскольку практически все физиологические и поведенческие функции человека протекают ритмично, возможность того, что опережение, задержка или десинхронизация циркадных ритмов участвуют в развитии неврологических и психических расстройств, стала предметом исследований. При аффективных расстройствах описаны снижение амплитуды нескольких ритмов, а также опережение или задержка фазы, что привело к гипотезам об изменениях самих биологических часов или их чувствительности к факторам внешней среды, например свету или социальным сигналам. Исследования молекулярной генетики указывают на возможную роль генов циркадных часов, однако убедительной тесной связи пока не выявлено. Агомелатин — антидепрессант, агонист мелатонинергических рецепторов MT1 и MT2 и антагонист рецепторов 5-HT2C; он способен вызывать опережение фазы циркадных ритмов у человека. Тот факт, что немедикаментозные (светотерапия, депривация сна, терапия ритмом) и медикаментозные (литий, антидепрессанты, агомелатин) методы лечения аффективных расстройств влияют на циркадные ритмы, указывает на роль биологических часов в патофизиологии этих расстройств.