„Jó hatással vagy a bioritmusomra” (?)

Az előadások a következő témára: "„Jó hatással vagy a bioritmusomra” (?)"— Előadás másolata:

1 „Jó hatással vagy a bioritmusomra” (?)
Dr. Nagy András Dávid

2 Critics state that biorhythms are based only upon numerological associations. The plausibility of biorhythmics is contested by mathematicians, biologists and other scientists. The most basic assertion is that even if it is assumed that physiological rhythms do exist, it's not clear why they should necessarily begin on the day of one's birth. In some ways, biorhythmics resembles chronobiology, the study of biological rhythms. Through medical research, doctors have found that there are periodic biological cycles in a person's lifespan, such as the circadian rhythm (from Latin circa diem; literally, "about a day"), but few doctors believe they correspond to those described as "biorhythms."

3 In the workplace, railroads and airlines have experimented the most with biorhythms. A pilot describes the Japanese and American attitudes towards biorhythms. He acknowledges, researching his pilot logbook, that his greatest errors of judgment occurred during critical days, but concludes that an awareness of one's critical days and paying extra attention is sufficient to ensure safety. A former United Airlines pilot and user of the Biorhythms for Windows program confirms that United Airlines used biorhythms until the mid-1990s, while Nippon Express air freight still uses biorhythms. Ami személyes biztonságérzetet teremt

4

5 Biológiai órák A cirkadián ritmus
1880. Darwin: a biológiai ritmus örökletes tulajdonság 1960. A biológiai ritmust „biológiai óra” vezérli 1972. Első léziós kísérletek, első mutációk A cirkadián ritmus Sejtszintű: prokariótákban és eukariótákban Endogén: - Állandó környezetben sohasem pontosan 24 h a periódushossz - A ritmust csak a közel 24 h-s periódusban változó környezeti ingerekhez lehet igazítani 1. dia. Az idő mérésére olyan biológiai folyamatok alkalmasak, melyek nagyjából azonos periódusidővel ismétlődnek, vagyis ritmikusak. Az egyik népszerű klasszikus példa Linné virágórája: a különféle növények az eltérő napi virágnyílási és záródási időpontok alapján jelzik az időt. Darwin műveiben sokféle biológiai ritmusról olvashatunk: éves, havi, napi és napszaki ritmusokról, melyekről azt állította, hogy örökletes tulajdonságok. A XX. sz. közepére már számos fenomenológiai bizonyíték állt rendelkezésre a 24 órás ritmust vezérlő biológiai órák létezéséről, nemcsak növényekben, de egysejtűekben, gombákban, gerinctelenekben és gerincesekben egyaránt. Az egyik legérdekesebb kísérletsorozat a Nóbel díjas Karl von Frisch és kollégái nevéhez köthető. Méheknél a nektárgyűjtés napi időzítése azonos időpontban marad állandó fény, hőmérséklet és páratartalom mellett, még ha a méheket több időzónán vitték is át Párizsból New Yorkba, vagyis az időzítésért nem a geofizikai környezet felel elsősorban, hanem egy biológiai mechanizmus. Szintén méheknél és költöző madaraknál írták le először, hogy a megfelelő repülési irányt ezek az állatok a Nap aktuális helyzetéből (napiránytű) egy belső időjelző mechanizmus segítségével határozzák meg. Mindkét fajnál igazolták, hogy a tájékozódáshoz használt és a lokomotoros ritmust időzítő mechanizmusok azonosak. Végül az 1970-es években végzett első neuroendokrinológiai és genetikai kísérletek konkrétan bizonyították is a kb. 24 h periodicitású, azaz a cirkadián óra létezését. 5

6 A molekuláris óra Autonóm működés = gátló visszacsatolás: eukariótákban transzkripciós szabályozás Periódushossz = késleltetés: poszt-transzkripciós és poszt-transzlációs szabályozás cytoplasma Clock Bmal Per Kulcselemek: óraproteinek -heterodimerizáció (PAS domain) -DNS kötődés (bHLH domain) -enzimaktivitás (e.g. kináz, acetiláz) Cry 2. Óraproteinek cirkadián ritmust mutatnak az -mRNS expresszió -protein expresszió -celluláris lokalizáció szintjén A sejtszintű cirkadián ritmus megjelenéséért molekuláris oszcillátor felel. Eukariótákban az ismétlődést génaktivációs szintű kaszkád biztosítja, gátló visszacsatolással, a periódushosszhoz szükséges késleltetést pedig poszt-transzlációs mechanizmusok befolyásolják. Az 1990-es évek közepére vált világossá, hogy a visszacsatolási hurok csak két elemből áll, az aktiváló- és a gátló óraprotein-komplexekből, melyeket az óragének kódolnak. RNS Jó modell kell 3. A molekuláris oszcilláció fázisát olyan ingerekkel lehet átállítani (ZEITGEBER), melyek befolyásolják az óraproteinek -mennyiségét és/vagy -funkcióját cry per bmal clock rev-erb ror nucleus

7 Szöveti (perifériás) oszcillátorok
A zeitgeber jel minden sejthez egyformán eljut 2. Zeitgeber hiányában a sejtek hamar deszinkronizálódnak, így a szöveti ritmus eltűnik. X -fizikai úton (átlátszó, hidegvérű állatok): fény (fotopigmentek) hőmérséklet (heat-shock proteinek) nyomás (citoszkeleton) -ligand-kötéssel (neurohumorális környezet) Perif oszcill. Pl. muslica majd’ összes sejtje, halak majd’ összes sejtje, egér máj, fibroblaszt, cardiomyocita, tobozmirigy. Több ciklus alatt szinkronizál a humorális verzió.

8 X Karmester (centrális) oszcillátorok
A zeitgeber jel nem minden sejthez jut el egyformán Suprachiasmaticus magok 2. Zeitgeber hiányában a sejtek sokáig nem deszinkronizálódnak, így a szöveti ritmus még sokáig megfigyelhető. III. agykamra Chiasma opicum X Léziók is ide. Kimenete zeitgeber a perifériás oszcillátorok szinkronizálására. Az egyik a tobozmirigy. 1 ciklus alatt szinkronizálódik. Retinorecipiens GRP i.p. neuronok Vazopresszin i.p. neuronok Karatsoreos I, Yan L, LeSauter J, Silver R. J Neurosci 24:

9 Módszerek II: mRNS mennyiség mérése (szemikvantitatív RT-PCR)
Aktin Cry1 Aktin Cry1 ImageJ software To measure CRY1 and Clock gene mRNA levels, we standardized a Reverse-transcriptase Polimeraze chain reaction protocol. This graph shows the standard curves for fluorescence of PCR products plotted against initial cdNA levels. We optimized cycle numbers of the chain reaction according to the linear phase of the standard curve. As an internal standard in the PCR reaction beta actin was used.The PCR products were separated with agarose gel electrophoresis, the gel was stained with syber green dye and illuminated with blue light. SYBR green fluorescence of PCR products were measured using image J software. Statistical analysis was done with ANOVA and students t-test. Clock Aktin Aktin Clock Módszerek II: mRNS mennyiség mérése (szemikvantitatív RT-PCR) ImageJ software

10 Relatív cry2 mRNS mennyiség
A cry1 és cry2 óragének 24 órás mRNS-expressziós mintázata normál fény/sötét környezetben tartott csirkék tobozmirigyében Relatív cry1 mRNS mennyiség cry1 cry2 in vivo in vitro Relatív cry2 mRNS mennyiség Időpont These are the in vivo results for cry 1 expression. We plotted the density of cry1 mRNA against the timepoints. In the control graph we see the max point at the light/dark transition point. In the experimental group we note due to the illumination, first the decrease in mRNA content and later on the increase in content i.e no immediate change. Again in the control graph we see the max point at the light dark transition. When the LD conditions change there is an inversion of the graph. A cry1 és cry2 mRNS-expresszió in vivo a nappal/éjszaka átmenetnél mutat csúcsot A cry1 mRNS-expresszió in vitro és in vivo hasonló 24 órás mintázatot mutat A cry2 mRNS-expresszió in vitro és in vivo 12 órával eltérő 24 órás mintázatot mutat 10

11 A cry1, cry2 és clock óragének mRNS-expressziós mintázata
éjszakai megvilágítás alatt csirkék tobozmirigyében in vivo cry1 clock in vitro in vitro cry2 Exponált in vivo cry1 These are the in vivo results for cry 1 expression. We plotted the density of cry1 mRNA against the timepoints. In the control graph we see the max point at the light/dark transition point. In the experimental group we note due to the illumination, first the decrease in mRNA content and later on the increase in content i.e no immediate change. Again in the control graph we see the max point at the light dark transition. When the LD conditions change there is an inversion of the graph. Éjszakai fényexpozíció alatt a cry1 mRNS-szint in vivo 2 h alatt csökkent, 10 h múlva növekedett A clock expresszió 2 h alatt növekedett in vivo Az éjszakai fényexpozíció a cry1 és clock expressziót 6 h alatt nem változtatja meg Az éjszakai fényexpozíció a cry2 expressziót h alatt megváltoztatja (gátolja) in vitro 11 11

12 A cry1 és cry2 óragének 24 órás mRNS-expressziós mintázata
fordított fény/sötét környezetben tartott csirkék tobozmirigyében cry2 cry1 These are the in vivo results for cry 1 expression. We plotted the density of cry1 mRNA against the timepoints. In the control graph we see the max point at the light/dark transition point. In the experimental group we note due to the illumination, first the decrease in mRNA content and later on the increase in content i.e no immediate change. Again in the control graph we see the max point at the light dark transition. When the LD conditions change there is an inversion of the graph. A cry1 és cry2 mRNS-expresszió 24 órás mintázata megváltozik a fordított fény/sötét környezet első ciklusában in vivo A kontrollcsoportban a nappali megvilágítás végén jelentkező cry1 és cry2 mRNS-expressziós csúcsértékekhez képest fordított megvilágítási ciklusban a nappali sötétség idején alacsonyabb mRNS-szinteket mértünk 12 12

13 Célkitűzések Embrionális napok 0 …....... 13 14 15 16 17 18 19 20 21
Állandó sötét Az anyai neurohumorális környezet hiányában hogyan indul el a szinkronizált óraműködés? A tobozmirigy 24 órás óragén mRNS-expressziós mintázata meghatározása fény/sötét körülmények között inkubált csirke embriókban. A melatonin ritmus a 17. embrionális naptól transzkripciós szinten szabályozott a csirke tobozmirigyben. Működik-e szinkronizált oszcillátor ebben a stádiumban? Különféle megvilágítási körülményekben gyűjtött adatok alapján az előzőleg LD körülmények között inkubált E17 stádiumú embriók és az előzőleg LD környezetben tartott 6 hetes állatok 24 órás óragén-expressziós mintázatainak összehasonlítását terveztük. Ennek óragén-expressziós szintű igazolására in vivo és in vitro kísérleteket terveztünk állandó sötét környezetben (DD) inkubált embriókon. Az emlős SCN-nél leírtakkal hasonló időben és a hatásosnak leírt dózisban alkalmazott PACAP kezelés befolyásolja-e az óragének 24 órás expressziós mintázatát csirke tobozmirigyben? Az oszcillátorok szinkronizációjához szükség van-e környezeti impulzusra? - A tobozmirigy 24 órás óragén mRNS-expressziós mintázata meghatározása állandó sötét környezetben inkubált csirke embriókban.

14 A cry1 óragén 24 órás mRNS-expressziós mintázata fény/sötét környezetben inkubált csirke embriók tobozmirigyében 18 napos csirke embriók 6 hetes csirkék Here we see the comparison of our in vivo and in vitro data. The results for clock are seen in the two upper graphs and those for cry1 in the two lower graphs, where the dashed line show the data from the described in vitro experiments, the full line is the in vivo embryonic results,and the dotted line represents the adult in vivo data, and serve as a background with which we can compare the embryonic data to. Both for clock and cry 1 we can see that in the in vivo data the level of mRNA was constant between ED 14-17, in contrast the in vitro data shows clear episodic alterations in the mRNA levels!! Then at ED 17 the in vivo and in vitro embryonic data start to resemble one another, both now showing periodic alterations in the expression pattern.

15 A cry1 és clock 24 órás mRNS-expressziós mintázata állandó sötét környezetben inkubált csirke embriók tobozmirigyében E14 E E E E E19 in vitro in vivo 6 hetes kontroll clock cry1 Időpont (óra) Here we see the comparison of our in vivo and in vitro data. The results for clock are seen in the two upper graphs and those for cry1 in the two lower graphs, where the dashed line show the data from the described in vitro experiments, the full line is the in vivo embryonic results,and the dotted line represents the adult in vivo data, and serve as a background with which we can compare the embryonic data to. Both for clock and cry 1 we can see that in the in vivo data the level of mRNA was constant between ED 14-17, in contrast the in vitro data shows clear episodic alterations in the mRNA levels!! Then at ED 17 the in vivo and in vitro embryonic data start to resemble one another, both now showing periodic alterations in the expression pattern.

16

17 Mi a hívő ember célja a tudománnyal?
2Kor 6,3-7: Senkit semmiben meg ne botránkoztassunk, hogy a szolgálatunk ne szidalmaztassék. Hanem ajánljuk magunkat mindenben, mint Isten szolgái; sok tűrésben, nyomorúságban, szükségben, szorongattatásban. Vereségben, tömlöczben, háborúságban, küzködésben, virrasztásban, bőjtölésben. Tisztaságban, tudományban, hosszútűrésben, szívességben, Szent Lélekben, tettetés nélkül való szeretetben, Igazmondásban, Isten erejében; az igazságnak jobb és bal felől való fegyvereivel; 2Thess 2,16-17: Maga pedig a mi Urunk Jézus Krisztus, és az Isten a mi Atyánk, a ki szeretett minket és kegyelméből örök vígasztalással és jó reménységgel ajándékozott meg,Vígasztalja meg a ti szíveteket, és erősítsen meg titeket minden tudományban és jó cselekedetben.