Отличия в генотипах «сов» и «жаворонков» расширили до 351 локуса

Известно, что циркадные ритмы регулируются циклической экспрессией ряда генов, расположенных в разных локусах генома. Результаты большого полногеномного анализа генетических вариаций, отвечающих за циркадные ритмы, увеличили количество известных локусов до 351, сообщается в журнале Nature Communications. Эти данные также демонстрируют взаимосвязь между склонностью к позднему засыпаю и пробуждению и увеличением риска развития когнитивных расстройств.

Биологические часы (циркадные ритмы) — это циклические процессы, присущие большинству живых организмов, включая человека. Эти процессы регулируют уровень гормонов, температуру тела и формирование определенных паттернов сна и бодрствования. Естественная склонность человека к более позднему или раннему отходу ко сну и пробуждению вкупе с физическими и поведенческими признаками необходимости во сне определяют его хронотип. Иными словами, относят каждого из нас к категории «сов» или «жаворонков». Предшествующие три исследования (1, 2, 3) генетических основ хронотипа суммарно охватывали 128286 пациентов и позволили выявить 24 локуса, вовлеченных в регуляцию циркадных ритмов. В новом исследовании объединенная группа ученых из Университета Эксетера (University of Exeter) и Главного госпиталя Массачусетса значительно увеличила размер выборки пациентов и продемонстрировала наличие 351 локуса, которые отвечают за хронотип человека и взаимосвязь между хронотипом и риском когнитивных расстройств.

В исследование включили суммарно 697828 пациентов, чьи полногеномные данные были проанализированы и хранились в базах UK Biobank в Великобритании и частного геномного сервиса 23andme в США. Принадлежность к «утреннему» или «ночному» хронотипу регистрировалась на основании собственных заявлений пациентов. На основе полной выборки пациентов провели мета-анализ локусов, присущих каждому из хронотипов, и обнаружили 24 локуса, соответствующих данным первоначальных исследований, и еще 351 локус из числа не описанных ранее. Данные о хронотипе, заявленные пациентами, уточнили с помощью измерений суточной активности, сделанных с помощью специальных трекеров, 85000 участников исследования носили их на запястье в течение недели. Эти измерения подтвердили корреляцию между самостоятельно определенным хронотипом и соответствующими ему генетическим вариациями. Исследователи отмечают, что хронотип определяет время сна, но не его продолжительность и качество.

Дальнейший геномный анализ показал, что обнаруженные исследователями хронотип-определяющие локусы обогащены генами, входящими в сигнальные пути, ответственные за циркадные ритмы, развитие центральной нервной системы и мозга, функционирование синапсов и физиологические ответы на внешние и внутренние стимулы.

В обнаруженных локусах большое количество генов экспрессируется нейронами супрахиазмального ядра (SCN) — участка головного мозга, состоящего приблизительно из 20000 нейронов и контролирующего циркадные ритмы. Для определения дополнительных генов, контролирующих биологические часы и экспрессирующихся в этом участке мозга, исследователи оценили уровень экспрессии генов-кандидатов в супрахиазмальном ядре и сравнили его с таковым в прочих тканях мозга. 28 процентов исследованных генов имели повышенный уровень экспрессии в SCN по сравнению с остальными тканями мозга.

С помощью статистического анализа авторы исследования показали, что «жаворонки» наименее подвержены развитию шизофрении и симптомов депрессии. Однако, корреляции между хронотипом и риском развития метаболических расстройств, например, сахарного диабета 2 типа, прослежено не было, хотя на сегодняшний день накоплено достаточно свидетельств в ее пользу.

Данные это большого полногеномного исследования позволяют лучше понять функционирование циркадных ритмов и потенциально могут служить отправной точкой для создания способов модулирования режимов сна и бодрствования и, тем самым, для снижения рисков для здоровья.

Екатерина Корзенева