Sirkadiyen ritim

Sirkadiyen ritim kavramı, canlı organizmalardaki çok çeşitli fizyolojik, metabolik ve davranışsal kalıpları etkileyen biyolojik süreçlerin temel bir yönünü temsil eder. “Sirkadiyen” terimi, Latince “etrafında” anlamına gelen “circa” ve “gün” anlamına gelen “diem” kelimelerinden kaynaklanır ve bu ritimlerin, Dünya’nın dönüşüne yanıt olarak takip ettiği kabaca 24 saatlik döngüyü yansıtır.

Kronobiyoloji olarak da bilinen sirkadiyen ritim çalışmaları, Büyük İskender’in katibi Androsthenes’in MÖ 4. yüzyılda bitkilerdeki günlük yaprak hareketlerini ilk kez gözlemlemesinden bu yana önemli ölçüde gelişti. Bununla birlikte, sirkadiyen ritimlerin resmi analizi, 1729’da Mimosa bitkilerinin güneş ışığının yokluğunda günlük hareketlerini gözlemleyen Jean-Jacques d’Ortous de Mairan gibi bilim adamlarının önemli katkılarıyla 20. yüzyılın başlarında başladı.

“Sirkadiyen” terimi, 1950’lerin sonlarında Franz Halberg tarafından icat edildi ve bu biyolojik ritimlerin incelenmesinde çok önemli bir anı işaret ediyordu. Halberg’in çalışması, bu ritimlerin içsel kökenini ve bunların dış çevreye uyumunu (sürüklenmelerini) vurgulayarak çağdaş kronobiyolojik araştırmaların temelini attı.

Sirkadiyen ritimler, esas olarak memelilerde hipotalamusun suprakiazmatik çekirdeğinde (SCN) bulunan dahili bir biyolojik saat tarafından üretilir. Bu iç saat, organizmanın fizyolojik durumunu günün saatine göre ayarlayan, başta aydınlık-karanlık döngüleri olmak üzere çevresel ipuçlarıyla senkronize edilir. Sirkadiyen ritimlerin altında yatan moleküler mekanizmalar, çeşitli fizyolojik fonksiyonları kontrol eden diğer genlerin ekspresyonunu düzenleyen başta CLOCK ve BMAL1 genleri olmak üzere gen ekspresyonunun karmaşık bir geri bildirim döngüsünü içerir.

Araştırmalar sirkadiyen ritimlerin insan sağlığı üzerindeki derin etkisini, uyku düzenini, hormonal salınımı, yeme alışkanlıklarını, vücut ısısını ve diğer birçok vücut fonksiyonunu etkilediğini ortaya çıkardı. Vardiyalı çalışma, jet lag veya düzensiz ışığa maruz kalmanın neden olduğu sirkadiyen ritimlerdeki bozulmalar, uyku bozuklukları, metabolik sendrom, kardiyovasküler hastalıklar ve kanser gibi çeşitli sağlık sorunlarıyla ilişkilendirilmiştir.

Sirkadiyen ritim, insan vücudundaki metabolik süreçleri düzenleyen, fizyolojik aktivitelerin 24 saatlik gün boyunca en iyi şekilde zamanlanmasını sağlayan içsel bir zaman tutma sistemidir. Bu düzenleme, uyku-uyanıklık döngüleri, hormon salınımı, yeme alışkanlıkları ve vücut sıcaklığının düzenlenmesi gibi çeşitli işlevleri kapsar, böylece homeostazı korur ve genel sağlık ve refahı artırır.

Epifiz Bezinin Rolü

Beyinde bulunan ışığa duyarlı bir endokrin organ olan epifiz bezi, melatonin salgılayarak sirkadiyen ritmin korunmasında çok önemli bir rol oynar. Melatonin üretimi karanlık tarafından uyarıldığı ve ışık tarafından engellendiği için sıklıkla “karanlık hormonu” olarak anılır. Bu hormon vücuda uykuya hazırlanma zamanının geldiğinin sinyalini vererek çevresel aydınlık-karanlık döngüsünü vücudun dahili zaman tutma sistemine bağlar. Epifiz bezi tarafından melatonin salgısının düzenlenmesi, insan sirkadiyen saatinin dış gündüz-gece döngüsüyle senkronizasyonunu sağlayarak uyku düzenini ve diğer vücut fonksiyonlarını etkiler.

Beyindeki Çoklu Biyolojik Saatler

Kronobiyolojideki son gelişmeler sirkadiyen zamanlama sisteminin karmaşıklığına ışık tutarak beyinde birden fazla biyolojik saatin varlığını ortaya çıkardı. Washington Üniversitesi’nden ve diğer kurumlardan araştırmacılar, beyin ve vücutta çalışan dağıtılmış bir saat ağı kavramını destekleyen kanıtlar sağladılar. Bu bulgular, suprakiazmatik çekirdeğin (SCN) günlük ritimleri koordine eden ana saat görevi görürken, beynin diğer bölgelerinin de belirli işlevleri bağımsız olarak düzenleyebilen saat mekanizmaları içerdiğini göstermektedir. Bu dağıtılmış saat sistemi, farklı doku ve organlar arasındaki fizyolojik süreçlerin kapsamlı bir şekilde düzenlenmesini sağlayarak, çevresel ipuçlarına ve içsel durumlara daha incelikli bir yanıt verilmesine olanak tanır.

İleri Okuma

1. Pittendrigh, C.S. (1993). Temporal organization: Reflections of a Darwinian clock-watcher. Annual Review of Physiology, 55, 16-54.
2. Dunlap, J.C., Loros, J.J., & DeCoursey, P.J. (2004). Chronobiology: Biological Timekeeping. Sunderland, MA: Sinauer Associates.
3. Foster, R.G., & Kreitzman, L. (2004). Rhythms of Life: The Biological Clocks that Control the Daily Lives of Every Living Thing. Yale University Press.
4. Halberg, F. (1959). Physiologic 24-hour periodicity; general and procedural considerations with reference to the adrenal cycle. Zeitschrift für Vitamin-, Hormon- und Fermentforschung.
5. Arendt, J. (1995). Melatonin and the Mammalian Pineal Gland. Chapman & Hall.
6. Foster, R.G., & Kreitzman, L. (2017). Circadian Rhythms: A Very Short Introduction. Oxford University Press.
7. Mohawk, J.A., Green, C.B., & Takahashi, J.S. (2012). Central and peripheral circadian clocks in mammals. Annual Review of Neuroscience, 35, 445-462.
8. Ruby, C.L., Brager, A.J., DePaul, M.A., Prosser, R.A., & Glass, J.D. (2012). Chronic ethanol attenuates circadian photic phase resetting and alters nocturnal activity patterns in the hamster. American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology, 303(5), R527-R537.
9. Sack, R.L., Auckley, D., Auger, R.R., Carskadon, M.A., Wright, K.P., Vitiello, M.V., & Zhdanova, I.V. (2007). Circadian rhythm sleep disorders: Part I, basic principles, shift work and jet lag disorders. Sleep, 30(11), 1460-1483.
10. Schibler, U., & Sassone-Corsi, P. (2002). A web of circadian pacemakers. Cell, 111(7), 919-922.