Vývoj světelné synchronizace cirkadiánního systému v časné postnatální ontogenezi

Abstract

U většiny organismů bylo pozorováno množství rytmických dějů, které běží i v prostředí bez periodických podnětů s periodou ± 24 hod (tzv. cirkadiánní rytmy). U savců jsou centrem, které řídí vznik cirkadiánních rytmů suprachiasmatická jádra hypothalamu (SCN). Světlo synchronizuje cirkadiánní rytmy s 24-hodinovým dnem. Informace o světle se dostává do SCN ze sítnice a u dospělých potkanů působí indukci exprese hodinových genů Period1 a Period2, které představují fotosensitivní část molekulárního mechanismu cirkadiánních hodin v SCN. Tato citlivost na světlo je cirkadiánními hodinami omezena (vrátkována) na dobu tzv. subjektivní noci. Rytmická exprese těchto i dalších hodinových genů v SCN je navíc u dospělých potkanů modulována délkou světlé části dne (fotoperiodou). Cílem práce bylo zmapovat jak se během prenatální a postnatální ontogeneze potkana vyvíjejí mechanismy synchronizace cirkadiánních rytmů světlem. Výsledky ukazují, že během prenatálního a časného postnatálního období dostávají cirkadiánní hodiny mláděte informaci o světle zprostředkovaně přes cirkadiánní systém matky. Cirkadiánní hodiny v SCN jsou citlivé na světlo již 1. postnatální den. Mechanismus vrátkující citlivost ke světlu je přítomen 3. postnatální den a do 10. postnatálního dne se dále vyvíjí. Výsledky rovněž naznačují, že sítnice...

In most organisms, behavioral and physiological events oscillate with period ± 24 h, i.e. exhibit circadian rhythms. In mammals, circadian rhythms are generated by circadian clock within the suprachiasmatic nuclei of the hypothalamus (SCN). Light entrains circadian rhythms to the 24 h period of solar day. Information about light is conveyed from the retina to the SCN and induces expression of clock genes Period1 (Per1) and Period2 (Per2) that represent photosensitive parts of molecular circadian clockwork within SCN. Light sensitivity of Per1 and Per2 within SCN is temporally restricted to the subjective night phase. In addition, daily profiles of clock gene expression within SCN are modulated by daylenght, i. e. the photoperiod. The aim of our study was to elucidate how the mechanism of photic entrainment of the rat circadian clock develops during prenatal and early postnatal ontogenesis. Our results demonstrate that maternal circadian system provides information about external light to the fetal and early postnatal circadian clock. Circadian clock within the SCN of rat pups is light sensitive already at the first postnatal day. Mechanism gating the light sensitivity is present at postnatal day 3 and gradually maturates until postnatal day 10. The data suggest that the developing retina is responsive to...