E-mail | SIS | Moodle | Helpdesk | Knihovny | cuni.cz | CIS Více

česky | english Přihlášení



Jak ovlivňuje opiátová závislost matek vývoj cirkadiánních hodin?

O biorytmech slyšel už téměř každý. Málokdo ale ví, co stojí za těmito opakovanými cyklickými ději. Jedním z biorytmů je i rytmus cirkadiánní, tedy takový, který se opakuje v intervalu přibližně 24 h. Celý systém je seřizován s vnějšími podmínkami pomocí světelných signálů z okolí, ale může být ovlivněn také řadou patologických faktorů, mezi které patří i opiátová závislost. Mezi opiáty patří i morfin, který se užívá v lékařství k tlumení bolesti. Při jeho dlouhodobém užívání však vzniká závislost a jeho působením dochází k mnohým patologickým změnám v organismu. A právě tím, zda a jak je ovlivňován cirkadiánní systém opiátovou závislostí na morfinu se zabývali na modelu laboratorního potkana vědci ze skupiny fyziologických adaptací a biorytmů pod vedením doc. Zdeňky Bendové z katedry Fyziologie Přírodovědecké fakulty UK.

Během evoluce se cirkadiánní rytmy vyvinuly jako adaptace na periodické změny ve vnějším prostředí, které souvisí se střídáním dne a noci v důsledku otáčení Země kolem své osy. Všechny organismy v přírodě vykazují denní rytmy ve většině svých fyziologických a behaviorálních procesů. U savců jsou koordinovány cirkadiánním pacemakerem, který leží v suprachiasmatických jádrech hypotalamu (SCN). Tyto centrální hodiny pak synchronizují hodiny v jednotlivých buňkách periferních orgánů a tkání, aby vše v těle fungovalo tak, jak má. Tyto rytmy jsou endogenní, vrozené a jejich molekulární podstatou jsou vzájemné interakce tzv. hodinových genů, jejich proteinových produktů a řízených posttranslačních modifikací a probíhají i ve zcela neperiodickém prostředí. 

Cirkadiánní exprese genů Per1, Per2 a Nr1d1 v SCN a v játrech 20 denních potkanů. CT znamená cirkadiánní čas, kdy CT0 je čas odpovídající rozsvícení, bod = průměr ± SEM ze čtyř zvířat, OD= optická denzita, která vyjadřuje míru exprese, P= rozdíl mezi skupinami, dvoucestná ANOVA a malá písmena značí výsledky Tukeyho testu, kdy dochází ke srovnávání skupin a- C+C vs M+M; b- C+C vs C+M; c- C+C vs M+C; d- M+M vs C+M; e- M+M vs M+C; f- C+M vs M+C.
zdroj: originální článek

V tomto základním výzkumu se skupina zabývala otázkou vlivu prenatálního a časně postnatálního vystavení morfinu na expresi hodinových genů v centrálních hodinách v suprachiasmatických jádrech a periferních hodinách v játrech potkana a také sledováním aktivity enzymu AA-NAT (aralkylamin N-acetyltransferázy) v epifýze, který hraje zásadní úlohu v syntéze hormonu melatoninu, jehož rytmická regulace je jednou z fyziologicky nejdůležitějších funkcí cirkadiánního pacemakeru. 

Jak takový výzkum probíhal? Potkani byli rozděleni do 4 skupin. V první skupině (M+M) byla mláďata, která se narodila matce, jež byla vystavena morfinu od 10. embryonálního dne až do odstavu potomků, mláďata tedy byla vlivu morfinu vystavena jak prenatálně, tak v období laktace. Ve druhé skupině (C+M) byla mláďata narozená matce vystavené morfinu, ale po narození vychovávána matkou bez vystavení morfinu, tedy pod vlivem morfinu pouze prenatálně. Ve třetí skupině (M+C) byla naopak mláďata narozená matce bez opiátové minulosti, ale vychovávána matkou vystavenou opiátům, tedy mláďata byla vystavena vlivu morfinu pouze v období laktace. Poslední skupinou byla mláďata kontrolní (C+C), která nebyla ani prenatálně ani postnatálně vystavena vlivu morfinu. 20. postnatální den byl experiment ukončen a jednotlivé orgány a tkáně byly odebírány v cirkadiánním profilu ve 3 h intervalech. Pomocí in-situ hybridizace byla v SCN stanovena exprese vybraných hodinových genů, pomocí metody qPCR byla stanovena exprese genů v játrech a enzymatickou esejí byla stanovena aktivita enzymu AA-NAT v epifýze.

Mláďata laboratorního potkana
Zdroj: Dana Doskaliuk, CC BY 4.0 <https://creativecommons.org/licenses/by/4.0>, via Wikimedia Commons

Naměřená data potvrdila, že vlivem dlouhodobého vystavení morfinu během časného vývoje dochází k ovlivnění exprese hodinových genů jak v centrálním pacemakeru v SCN, tak i v periferních hodinách v játrech. Zdá se, že by změny cirkadiánních parametrů rytmů hodinových genů v SCN a játrech mohly být projevem alostázy, jedná se o snahu o udržení správné funkce hodin v pozdějším období života. Vědci došli také k zajímavému zjištění, že nejvíce byla ovlivněna mláďata, která byla vlivu morfinu vystavena pouze v období laktace. Zdá se, že vystavení nízké dávce morfinu mohlo paradoxně pozitivně ovlivnit dozrávání cirkadiánního systému těchto mláďat, ovšem současně došlo k úplnému vymizení rytmu v aktivitě AA-NAT v epifýze. To by mohlo souviset s péčí náhradní matky i se stresovou zátěží s tím spojenou. Výsledky ukazují, jak důležité je zdraví a pohoda matek pro vývoj základních fyziologických funkcí organismu jakým homeostatický časový systém bezesporu je. 

Anežka Ševčíková

Dominika Pačesová, Veronika Spišská, Jiří Novotný, Zdeňka Bendová Maternal morphine intake during pregnancy and lactation affects the circadian clock of rat pups, Brain Research Bulletin, Volume 177, 2021, Pages 143-154, ISSN 0361-9230,.

 

Publikováno: Pondělí 10.01.2022 11:10

Akce dokumentů