Наркоз вызывает джет-лаг
Воздействие общего наркоза на внутренние часы организма можно сравнить с авиаперелетом из Москвы в Лондон или даже в Рейкьявик. Эффектный эксперимент на пчелах, поставленный в двух полушариях планеты одновременно, доказал: анестезия приостанавливает внутренние часы, и в результате циркадные ритмы сна и бодрствования сбиваются. Порядок не нарушается, если только операция проводится ночью. Результаты исследования, проведенного анестезиологом Гаем Уорманом вместе с коллегами из университета Окленда (Новая Зеландия) и командой ученых из Берлина и Иерусалима, опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Механизмы внутренних часов на уровне клетки у пчел работают почти так же, как у людей. Активность двух генов, cry-m и period, колеблется с периодом в сутки. Два белка, которые они выбрасывают в цитоплазму, криптохром-M и PER-протеин, протискиваются обратно в ядро — «рабочий кабинет» генов-родителей — и мешают им работать. Когда те сдаются, шумные белки успокаиваются, и гены снова принимаются за дело.
Этот цикл в норме занимает 24 часа и у нас, и у пчел. Однако их чувство времени выражено более явно. Внутренний хронометр и солнце над головой заменяют пчеле GPS-навигатор. Чтобы взять курс на улей, пчела принимает солнце за ориентир, сверившись с внутренними часами, вычисляет, как его положение на небе соотносится со сторонами света, и летит по азимуту, делая постоянные поправки на то, что солнце не стоит на месте.
Подопытные пчелы шесть часов вдыхали изофлуран — тот самый газ, который анестезиологи подают через маску пациентам во время операций. Когда насекомые пришли в себя после наркоза, их выпустили под Оклендом (Новая Зеландия, 37 градусов южной широты) и под Бранденбургом (Германия, 52 градуса северной широты).
Теория предсказывала: из-за сбоя циркадных ритмов северные и южные пчелы, оказавшись на свободе, отклонятся от курса в разные стороны. После долгой анестезии пчелы принимали вечернее солнце за утреннее, но делали из этого неодинаковые выводы. Дело в том, что солнце ходит по часовой стрелке (с востока через юг на запад) только в северном полушарии. В южном оно движется в обратную сторону. Поэтому в Новой Зеландии их маршрут сместился на 87 градусов против часовой стрелки, а в Германии — на 58 градусов по часовой стрелке. А обеденное время сдвинулось в среднем на 3,3 часа.
Потом ученые решили посмотреть, какие изменения в клетке стоят за сдвигами в поведении пчел. Они стали наблюдать за молекулами мРНК: каждая из них — шаблон для сборки белка по инструкции, которую хранит ген. После наркоза концентрация мРНК гена cry-m достигала максимума с задержкой в 4,9 часа, а мРНК гена period — с задержкой в 4,3: можно сказать, что разные шестеренки его внутренних часов рассинхронизировались. Еще восемь дней понадобилось на то, чтобы суточный цикл у пчел постепенно вернулся в норму.
А вот с пчелами, которых обрабатывали изофлураном ночью, ничего такого не случилось. Авторы эксперимента объясняют это так: наркоз днем — сильный толчок для «молекулярного маятника», ритм которого неизбежно сбивается. А ночью этот «маятник» — активность гена — уже находится в крайней точке, и толкать его просто некуда.
Первое и самое очевидное: графики работы медсестер и врачей по всему миру придется переписать. Если послеоперационные палаты живут по особому времени, которое у каждого больного свое и отличается от показаний часов, то и обращаться с этими людьми нужно иначе. Наконец, оперировать ночью хлопотнее для хирургов (они ведь тоже люди со своим суточным ритмом, которому ночная работа вредит), зато менее травматично для пациентов.
Но кроме 200 с лишним миллионов человек в год, которым делают операцию под общим наркозом, от этого исследования могут выиграть и те, кто ложиться под нож не собирается, зато часто летает. Таблетка от джет-лага — заманчивая перспектива.
А если наркоз переводит внутренние часы, то ведь можно перевести их как-нибудь так, чтобы компенсировать эффект авиаперелета? Сам изофлуран — плохое решение (у наркоза слишком много побочных эффектов), но он подсказывает, к каким молекулярным механизмам стоит присмотреться повнимательней, когда речь пойдет о настоящей таблетке для путешественников.