Сучасна наука успішно розвиває достатньо новий напрямок дослідження – хронобіологія, галузь науки, що вивчає ритмічні та закономірні коливання фізіологічних процесів організму та їх зв’язок зі здоров’ям людини.

Вчені Полтавського державного медичного університету (ПДМУ) (https://www.pdmu.edu.ua/) також розпочали вивчення цього перспективного напряму, обравши за об’єкт дослідження експресію генів циркадного годинника людини.

Коротко нагадаємо, що натепер відомо щодо поняття «циркадний годинник» та ритмічних процесів, що він регулює.

Щоденні ендогенні ритми запускаються механізмом, що має назву  циркадний, або біологічний годинник, і регулює 24-годинний цикл. Біологічний годинник людини відіграє фундаментальну роль у регуляції таких фізіологічних процесів організму як, температура тіла, частота пульсу, дихання, артеріальний тиск, активність мозку, вироблення гормонів, регенерація клітин та інші процеси. Динаміка параметрів добових біоритмів називається хронотипом. Грунтуючись на особливостях внутрішнього циркадного ритму людини, людей розрізняють за часом сну та активності. Традиція поділу людей за піком їх активності на сов (вечірній пік) і жайворонків (ранковий пік) виникла ще у 1939 р.

Циркадна регуляція нормальних фізіологічних та метаболічних процесів відбувається через коливання експресії основних генів годинника та білків, які вони кодують, і відрізняються в кожному окремому органі або тканині. Ключові гени включають Per (Per), Cry (Cryptochrome), Bmal1 (Brain Muscle Arnt-Like Protein-1) і Clock (Circle Output Kaput).

Аналіз наукових даних виявив, що циркадний годинник є основною детермінантою клітинного гомеостазу щелепно-лицьової області, що регулює проліферацію та диференціювання слинних залоз, одонтобластних клітин та епітелію ротової порожнини. Циркадний ритм експресії генів виявлено у клітинах періодонтальної зубної зв'язки, остеобластах та остеокластах альвеолярної кістки.

За консультуванням професора    І.П. Кайдашева (https://uk.wikipedia.) в рамках обраної теми були розпочаті дослідження. Їх проведення стало можливим завдяки розумінню і підтримці МОЗ України, яке надало фінансову підтримку науковій тематиці «Внесок компонентів молекулярного годинника в ураження тканин пародонту при його запальних захворюваннях для розробки методів профілактики та лікування» (номер ДР - 0120U101151).

Метою дослідження стало визначення експресії генів циркадного годинника Per1, Cry1, Bmal1, Clock у клітинах букального епітелію здорових людей та виявлення кореляції між рівнем експресії генів та віком, статтю і хронотипом. Дослідження проводилися на базі кафедри пропедевтики терапевтичної стоматології (завідувачка – І.М. Ткаченко) та  НДІ ГІОРПФ ПДМУ (директор – О.А. Шликова).

Працівники кафедри почали ретельний збір даних, а саме комплексне пародонтологічне обстеження досліджуваних, анкетування на визначення добового типу працездатності (тест Хорна-Остберга у модифікації С.І. Степанової) та забір букального епітелію о 07:00 та 19:00 год. одного дня осінньо-зимового періоду для визначення рівня експресії мРНК генів Per1, Cry1, Bmal1, Clock методом полімеразної ланцюгової реакції. Було обстежено близько 50 здорових осіб, яких розділили на дві групи за хронотипом: ранковий хронотип (жайворонки) (n=48) та вечірній хронотип (сови) (n=52). Усі учасники дослідження належали до двох вікових груп (36-40р., 41-45р.), вели однаковий спосіб життя та мали однаковий графік роботи-відпочинку.

Отримані результати підтвердили раніше опубліковані дані про те, що досліджувані Per1, Cry1, Bmal1 та Clock проявляють циркадну ритмічність у клітинах букального епітелію. Було визначено, що рівень експресії гену Per1 вище зранку та знижується до вечора незалежно від віку, статі та хронотипу. Cry1, Bmal1 та Clock продемонстрували превалювання вечірньої експресії над ранковою серед обох вікових груп, серед чоловіків та жінок та серед жайворонків і сов. Отримані дані виявили влив хронотипу на вечірню експресію Clock, яка у осіб із вечірнім хронотипом була вищою, ніж у осіб із ранковим. Проте не було знайдено кореляції між хронотипом та експресію генів Per1, Cry1 та Bmal, як і не отримано жодних підтверджень впливу віку та статі на експресію генів.  

Клінічне обстеження пацієнта. Забір матеріалу для лабораторного дослідження.

Схематична ілюстрація основних механізмів взаємодії центральної нервової системи та периферійних годинників

Робота над проектом в лабораторії НДІ генетичних та імунологічних основ розвитку патології та фармакокінетики ПДМУ

Ці результати знайшли відображення на сторінках наукового журналу «Acta Biochimica Polonica», віднесеного до другого квартилю (Q2) відповідно до класифікації SCImago Journal and Country Rank або Journal Citation Reports (doi: 10.18388/abp.2020_6408).  Ці дані дали змогу полтавським науковцям сформувати новітню концепцію регуляції периферійного молекулярного годинника місцевими впливами на ротову порожнину.

Отримані наукові дані можуть бути використані для виявлення та запобігання десинхронозів, а також ранньої діагностики та оцінки динаміки стоматологічних захворювань, передусім хронічного генералізованого пародонтиту. Тому науковці ПДМУ продовжують розробку та дослідження цієї теми і готують нові публікації до провідних наукових журналів!