Кожа может влиять на циркадные ритмы животных

Ученые обнаружили, что один из нейропсинов — светочувствительных пигментов — может изменять циркадные ритмы крыс, синхронизируя их с циклом дня и ночи.

Кальмары, осьминоги, каракатицы, амфибии и ящерицы-хамелеоны относятся к числу животных, которые могут изменить цвет своей кожи в мгновение ока. У них есть фоторецепторы на коже, которые работают независимо от мозга и являются частью семейства белков, известных как опсины.

У млекопитающих тоже есть опсины. Больше всего их содержится в сетчатке глаза. Эти светочувствительные фотопигменты отвечают за цвет (конусные опсины) и зрение в тусклом свете (родопсин). Хотя предыдущие исследования показали, что млекопитающие могут экспрессировать белки опсина за пределами глаза, было мало информации о том, на какие функции они могут влиять.

Новая работа показывает, что один из таких белков, относящихся к классу нейропсинов, который наиболее распространен в луковицах волос мышей, может отвечать за синхронизацию циркадных ритмов животных с циклом дня и ночи. Циркадные ритмы — своеобразные внутренние часы в живых организмах. Они помогают вовремя ложиться спать и вставать по утрам, а также регулируют чувство голода и периоды наибольшей физической активности.

В этом исследовании ученые использовали мышей без ретинальных фоторецепторов и с выключенным геном белка меланопсина. Обычно ретинальные фоторецепторы объединяются с меланопсином, чтобы «сказать» биологическим часам мозга, светло сейчас или темно. Таким образом, экспериментальные мыши не смогли синхронизировать свое поведение с циклом дня-ночи. 

Однако циркадные ритмы кожи этих животных оставались синхронизированными с изменением освещенности. Некоторые мыши просыпались на рассвете, некоторые — в сумерках. Обычно эти животные бегают только по ночам, но некоторые начинали бодрствовать еще до наступления темноты. Независимо от этого, кожа смогла использовать нейропсин, чтобы воспринимать изменение освещенности и регулировать связанные с этим функции организма. 

Изначально предполагалось, что такую функцию целиком и полностью выполняет головной мозг. Однако новая работа показывает, что она также может вносить свою лепту в регулирование «биологических часов». Теперь исследователи хотят увидеть, заживают ли раны на коже лучше, если она подвергается воздействию определенных типов света.