Güvenlik / Sağlık  

 Biyolojik Saatiniz Kaç?                                                                   Deniz Candaş

Başucumuzda duran çalar saatler her sabah zamanında uyanıp işe gidebilmemizi nasıl sağlıyorsa, beynimizin ve vücudumuzun programı da biyolojik saatler tarafından yönetiliyor. Aylık hormon döngülerinin ve mevsimsel duygusal çalkantıların yanında, hücresel saatler de sürekli olarak aleyhimize işliyor.

Güneşin ilk ışıklarıyla birlikte açıp akşamüstü kapanan çiçeklerde, sonbaharda göç eden kuşlarda, her sene sadece bir defa çiçek açan bir kaktüste veya kış uykusuna yatan yılanlarda olduğu gibi, doğa asla "saatini" şaşırmıyor. İnsan vücudunun olağan işleyişiyse, biyolojik saatler ile yönetiliyor. Biyolojik saatlerin bir kısmı esnek kabul edilebilen sistemler, ancak bir kısmı oldukça kesin bir kontrol içerisinde yürüyor. Bu kontrollerden bazıları gezegenlerin döngülerine, bazıları ise tamamen moleküler döngülere bağımlı.

Beynimizin ve vücudumuzun en karmaşık işlevlerinde bile büyük bir düzen içerisinde işleyen tüm bu zamanlama mekanizmaları, bilim adamlarının yaşlanmaya ve hastalıklara yönelik araştırmalarında da geniş ve ayrıntılı bir bakış açısı sunuyor. Parkinson hastalığı, kanser, mevsimsel depresyon ve ilgi noksanlığı sendromu gibi birçok hastalık, biyolojik saatlerdeki düzensizlikler ile ilişkilendirilmiş durumda.

Bu zaman dilimlerinin fizyolojisi ise henüz tam olarak anlaşılabilmiş değil. Ancak nörologlar (sinir bilimciler) ve diğer araştırıcılar, insanın "zamana yönelik" sorularının çoğuna artık cevap verebiliyorlar. Örneğin neden zamanın akıp gitmesini istediğimiz anda, sanki zaman sonsuza dek durmuş gibi hissediyoruz? Veya tam tersine, eğlendiğimiz vakitlerde neden zaman çabucak geçiveriyor? Zaman dilimlerinin saniyelerden saatlere kadar bölünmesi, bir kronometre gibi işleyen beyindeki iç saat tarafından düzenleniyor. Bu iç saat, belirli bir etkinlik sırasındaki zaman aralıklarının deşifre edilmesini sağlıyor. Bu sayede de, "bize doğru atılan bir topun ne kadar sonra bize ulaşabileceği" gibi basit zamanlama hesaplarını yapabiliyoruz.

Beyindeki önemli merkezlerden olan bazal gangliyonların "Striatum" adı verilen bölgesi, beynin diğer bölgelerinden gelen sinyalleri algılayan ve birbirine çok iyi bağlanmış olan nöronları (sinir hücrelerini) içeriyor. Bu bölgedeki sinir hücrelerinin uzantıları, her biri farklı bölgede bulunan apayrı bir sinir hücresinden bilgi alan yaklaşık 10.000-30.000 adet dal içeriyor. Burası, beyinde binlerce nöronun tek bir nöron üzerinde birleştiği ender yerlerden biri ve beynin tüm zamanlama mekanizmalarından da buranın sorumlu olduğu düşünülüyor. Aslında bu bölgedeki nöronlar, organize bir şekilde çalışmıyor; ancak, herhangi bir durumda aniden uyarılmaları sonucu, yaklaşık 300 milisaniye içinde cevaplanacak bir elektriksel tetiklenmeye uğruyorlar ve daha sonra yeniden düzensiz   hallerine  dönüyorlar. Eski hallerine dönmelerine kadar geçmesi gereken süre de, bazal gangliyonların bu kez "Stratia Nigra" olarak bilinen boz tabakasından gönderilen dopamin  patlaması   ile  belirleniyor. Dopamin, bir nörotransmitter (sinyal iletici) madde, yani sinir uyarılarının geçişini düzenleyen bir biyokimyasal araç. Söz konusu nöronlar belirli bir olaya ait süreci öğrendiklerinde, olay ile tekrar karşılaşıldığında hem kortikal tetikleme mekanizması, hem de dopamin patlaması sürecin en başında gerçekleşiyor. Dopamin bu kez nöronlara,  korteks  tarafından  gönderilen uyartıları  izlemelerini  söylüyor.  Nöronlar tarafından sürecin sonunu gösteren işaret algılandığında da, beynin diğer bir  merkezi   olan   "talamus"a elektrik  sinyalleri   iletiliyor.   Bunun karşılığında talamus, korteks ile bağlantıya geçiyor ve karar verme gibi ileri kavrama  mekanizmaları   durumu devralıyor. Kısacası, zamanlama mekanizması korteksten striatum'a, oradan talamus'a ve en sonunda yine kortekse dönen bir ilmik gibi ilerliyor.

Ancak bu varsayımların doğruluğunu kabul edecek olursak, dopamin seviyelerinde değişikliğe yol açan bazı kimyasalların, bu döngüde de bir takım aksaklıklara yol açabileceğini düşünmemiz gerekiyor. Örneğin Parkinson hastalığında, vücuttaki dopamin seviyeleri düşüyor. Bu mekanizma sırasında yeterli miktarda dopamin iş göremediği için de, tedavi görmeyen Parkinson hastalarının "saatleri" yavaş çalışıyor, yani olaylara karşı tepki vermeleri daha uzun bir süre alıyor. Esrar (marijuana) da, dopamin yeterliliğini azaltan ve dolayısıyla da zamanı göreceli olarak yavaşlatan bir etkiye sahip. Kokain ve metamfetamin gibi diğer bitkisel kökenli uyarıcılar ise, dopamin kullanımını arttırarak vücut saatini hızlandırıyor. Benzer şekilde adrenalin gibi stres hormonları da vücut saatini hızlandırıyor, bu nedenle de sıkıntı verici durumlarda zaman "bir türlü geçmek bilmiyor".

Duygusal yoğunluk veya yüksek miktarda dikkat gerektiren durumlarda da, zaman neredeyse yokmuş hissine kapılıyoruz.

Tüm canlılarda, gün boyunca belirli biyolojik parametreleri düzenleyen ve genellikle 24 saatlik ritimler halinde işleyen, belirli iç saatler bulunuyor. Vücut saatimizi, dünyanın kendi çevresindeki dönme hareketi nedeniyle ortaya çıkan aydınlık-karanlık döngüsüne göre ayarlayan biyolojik saat ise "Sirkadiyan Saat" olarak biliniyor. Latince zaman veya yer olarak "çevresinde, dolayında" anlamına gelen "circa" ve "gün" anlamına gelen "diem" kelimelerinden köken alan Sirkadiyan saatin kendini en güzel gösterdiği durum ise, günlük uyku-uyanıklık ritmimiz. Ancak tek etkisi uyku saatlerimiz üzerinde değil. Günün 24 saati boyunca, vücudumuzda bir sürü fizyolojik ve metabolik değişiklik görülüyor. Örneğin gece boyunca bağırsak hareketleri ve idrar üretimi baskılanıp sabah saatlerinde normale dönüyor. Bir stres hormonu olan kortizol salgısı ise, gündüzleri, gece vakitlerinden yaklaşık 10-20 kat daha yüksek oluyor.

Ancak sirkadiyan ritimler, çevresel etkenlere tam bir bağımlılık göstermiyor. Uzun süre güneş ışığından mahrum kalan madencilerle yapılan deneyler sonucunda, güneş ışığı olmadığında bile sirkadiyan ritimlerin aynı şekilde devam edebildiği ortaya çoktan konuldu.

Beynin hipotalamus bölgesinde bulunan yaklaşık 10.000 adet sinir hücresi, bu "saatin" merkezi sayılıyor. "Suprakiazmatik Çekirdekler (SCN)" adı verilen bu hücreler, birçok fizyolojik aktiviteyi kontrol ediyor. Gözdeki retinaya düşen ışık miktarına bağlı olarak, bu merkezden,   melatonin   üretiminden sorumlu olan pineal beze uyarılar gönderiliyor. Pineal bezin melatonin salgısı gün saatlerinde baskılanırken, geceleri   faaliyete geçiyor. Benzer şekilde vücutta kış ayları boyunca, yaz mevsiminde olduğundan çok daha fazla melatonin salgılanıyor.

Bilim adamları yakın zamana kadar, vücut içerisindeki tüm iç saatlerin SCN tarafından  yönetildiğini   düşünüyorlardı. Ancak 1900'lü yılların ortalarına doğru, canlılardaki sirkadiyan ritimlerin 4 temel gen tarafından kontrol edildiği ortaya çıkarıldı. İşin ilginç yanı, bu genlerin sadece SCN'de değil, vücudun hemen hemen tüm dokularında bulunduğu görüldü.

Harvard Üniversitesi'nden bir grup araştırıcının içinde bulunduğumuz seneye ait bulgularıysa, karaciğer ve kalp dokusunda bulunan 1000'den fazla genin ifadesinin, 24 saatlik süreç boyunca farklı seviyeler verdiği yönünde. Organ ve dokularda görülen sirkadiyan saatlerin ritminin stres, hareketlilik, beslenme ve sıcaklık   değişimi gibi birçok parametreden etkilendiği  de, bu araştırmacıların açıklamaları arasında yer alıyor.

Kış Depresyonları

Mevsimlik duygusal düzensizlik (SAD), mevsimsel gün uzunluğu ve uyku süresi arasındaki uyumsuzluktan kaynaklanan bir psikolojik sendrom. Genellikle Ekim-Mart ayları arasında sıklıkla görülen bu sendrom halsizlik, keyifsizlik ve kilo alma gibi depresyon belirtileriyle kendini gösteriyor. Kuzey ülkelerinde görülme oranı çok daha yüksek olan bu sendroma yenik düşmemek için de, uyku saatlerinin mevsimlere göre ayarlanması öneriliyor.

Mevsimsel güneş ışığı miktarı ve sıcaklık değişimi, diğer hayvanlarda ise çok daha ciddi metabolik değişikliklere yol açıyor. Hibernasyon (kış uykusu), estivasyon (yaz uykusu), deri ve tüy değişimi, göç hareketleri ve özellikle de mevsimsel üreme periyotları, bunların arasında sayabileceğimiz en önemli örnekler. Tropik hayvanlarda ise, yaşadıkları bölgelerde yıl boyunca çok fazla mevsimsel değişiklik olmadığı için, bu tip fizyolojik değişimler de görülmüyor. Tropik kuşaklarda yaşayan çoğu hayvanın, belirli bir üreme dönemi yok. İnsanlarda da bir üreme sezonunun olmayışı, insanın evrim sürecinde ilkin olarak tropik bölgelerde ortaya çıktığı yönündeki görüşleri destekliyor. Ancak insanın üreme sisteminde de bir nokta, döngüsel özellik gösteriyor:

Tüm diğer primatlarda olduğu gibi insanlarda da, dişiler ayda sadece bir defa yumurta üretiyorlar. "Menstrual döngü" olarak bilinen bu döngünün hormonal kimyası tamamen açıklanmış durumda. Ancak olayın özgül zamanlaması hakkında fazla bir bilgi sahibi değiliz. Bu döngünün ay döngüsü ile eşit zamanlara denk gelmesi ise, çoğu bilim adamı tarafından sadece bir "tesadüf" olarak değerlendiriliyor.

Hücrelerin Saati..

Vücudumuzda gerçekleşen hücre bölünmeleri, "mitotik saat" adı verilen diğer bir biyolojik saat tarafından programlanıyor. Genel olarak her hücre, türe özgü olarak belirli bir yüzey-hacim oranına eriştiğinde, mitoz bölünme başlıyor. Hücrelerin belirli bir sayıda bölünme sonrasında, durgunluk evresine geçtiği uzun zamandır biliniyordu. Ancak yakın zamanda, bu durgunluk evresinin nedeni de ortaya çıkarıldı. Kromozomların uç kısmında bulunan "telomer" bölgeleri, her hücre bölünmesinde biraz daha kısalıyor ve belirli bir sayıda bölünme sonunda telomer uzunluğu kritik bir noktaya ulaşarak, hücrenin "artık bölünmemesi gerektiği" anlamında bir sinyal oluşturuyor. Embriyodaki genç hücrelerin telomerlerinde yaklaşık 18,000-20,000 arası baz bulunurken, ergin bir insandaki telomer uzunluğu 6,000-8,000 baza kadar düşüyor. Telomer bölgesinin en başında bulunan 100-200 bazlık kısım, telomerin diğer kısımlarındaki gibi çift sarmal yapısı göstermiyor ve bu nedenle de "kritik noktanın" bu bölge olduğu düşünülüyor. Yaşlanma olarak bilinen süreç de aslında, telomer bölgelerinin uzunluğundaki azalmaya bağlı.

 

   Kaynakça:
   Bilim ve Teknik Dergisi

  S: 418          Eylül-2002

Deniz Candaş'a teşekkürlerimizle

Denizce