В модельных организмах анализ молекулярных ритмов обычно проводится с использованием измерений с отметками времени, но такие данные недоступны для людей. Тогда исследователи использовали измерения, взятые у посмертных доноров в сочетании с новым компьютерным алгоритмом, который определяет циркадные циклы (циклы активности клеток за 24 часа) почти тысячи доноров. Используя этот подход, ученые получили первое всестороннее и точное представление о суточных ритмах экспрессии генов в 46 тканях человека.
Исследование показало, что свойства механизма основных часов сохраняются по всему телу и существенно не меняются в зависимости от пола и возраста. Однако анализ выявил обширные программы ритмов экспрессии генов в основных компонентах метаболизма, путей реакции на стресс и иммунной функции, и эти программы достигают пика два раза в день.
Экспрессия ритмичных генов происходит в виде утренних и вечерних волн. Синхронизация в надпочечниках достигает пика в первую очередь, в то время как области мозга демонстрируют гораздо более низкую ритмичность по сравнению с метаболическими тканями.
Разделение доноров по полу и возрасту выявило неизвестное ранее богатство половых и возрастных ритмов экспрессии генов, которые влияют на биологические функции. Ритмы экспрессии генов были половодиморфными, то есть различными у мужчин и женщин, и более устойчивыми у женщин. Половые диморфные ритмы были особенно заметны в ксенобиотической детоксикации печени — процессе, посредством которого печень расщепляет вредные вещества. У женщин отмечена более высокая ритмичность генов, особенно в печени и надпочечниках.
С возрастом ритм экспрессии генов в сердечных артериях снижается, что может объяснить, почему пожилые люди восприимчивее к сердечным заболеваниям. Эта информация полезна в области хронофармакологии, изучающей влияние внутренних часов человека на действие и побочные эффекты лекарств.
Исследование дает новое понимание сложного взаимодействия между биологическими часами, полом и возрастом. Поняв эти ритмы, можно найти новые способы диагностики и лечения нарушений сна и метаболических заболеваний.
