V dnešní době je dopamin patřící do skupiny tzv. hormonů štěstí spojován hlavně s odměnou a následným prožitkem radosti a euforie. Dopamin ale hraje důležitou roli i v dalších fyziologických procesech a chování. Jedná se o neurotransmiter, díky kterému mezi sebou komunikují neurony. Jeho optimální hladina podporuje kognitivní výkon, pohybové funkce, zvyšuje motivaci, zlepšuje náladu a řídí bdělost (viz Obr. 1). A všechny tyto procesy jsou rovněž spojeny s cirkadiánními rytmy. V tomto článku se dočtete, jak spolu souvisí desynchronizace cirkadiánních rytmů (CR) s onemocněními, která spojuje právě nerovnováha dopaminu.
Cirkadiánní rytmy jsou biologické procesy, které probíhají v organismu ve zhruba 24hodinovém cyklu. A tyto biologické děje jsou na molekulární úrovni řízeny tzv. hodinovými geny a proteiny. Existuje celá řada molekul, která pomáhá udržet správnou rytmicitu těchto genů, a jednou z nich je i dopamin. Jeho cirkadiánní aktivita byla prokázaná v 5 oblastech mozku včetně sítnice a hypothalamu, jehož součástí jsou tzv. suprachiasmatická jádra (SCN). SCN jsou hlavním dirigent cirkadiánních rytmů (Pacemaker), který má na starosti správné načasování biologických hodin ve všech dalších oblastech.
Obr. 1: Dopamin je hormon a neurotransmiter, který je uvolňován především nervovými buňkami a váže se na příslušné receptory (D1, D2, D3, D4 nebo D5) dalších buněk, umožňuje tedy přenos vzruchů z neuronů na další buňky. V závislosti na typu receptoru a typu buňky, která signál přijímá, hraje dopamin roli v několika různých fyziologických funkcích. Diagram byl převzat a upraven ze zdroje: 1).
Poruchy cirkadiánního rytmu mají klinickou souvislost s poruchami nálady. Tuto souvislost mezi CR a chováním lze sledovat i u různých neurodegenerativních onemocnění (ADHD, autismus, Alzheimerova a Parkinsonova choroba). Například při Parkinsonově nemoci dochází k degeneraci neuronů, neboli odumírání mozkových buněk, konkrétně tzv. dopaminergních neuronů ve středním mozku, které jsou schopné dopamin uvolňovat a my nyní již díky početným výzkumům víme, že u Parkinsonovy choroby jsou mimo motorických poruch pozorovány i poruchy spánku, deprese, úzkosti apod.
CR je spojen s regulací dopaminu prostřednictvím dvou proteinů (REV-ERBα a CLOCK), které jsou naprosto klíčové v molekulární zpětnovazebné smyčce, jež je hlavní mašinérií celého cirkadiánního rytmu. REV-ERBα inhibuje enzym tyrosin hydroxylasu, který je klíčový při syntéze dopaminu . Mutace genu CLOCK, který je předpisem pro tvorbu proteinu CLOCK, způsobuje manické epizody prostřednictvím zvýšené hladiny dopaminu ve středním mozku. U poruch, kde je naopak pozorovaná nízká hladina dopaminu, např. ADHD, bylo prokázáno narušení hladin proteinů BMAL1 a PER2.
Na základě těchto poznatků lze předpokládat, že desynchronizace cirkadiánních rytmů vede k desynchronizaci hodinových genů, přičemž narušení hladin proteinů od nich odvozených bylo pozorováno u onemocnění, ve kterých dochází i k narušení rovnováhy dopaminu. Když se ale podíváme na opačný vztah, tedy, jak dopamin ovlivňuje cirkadiánní rytmy, můžeme si uvést příklad sítnice. Uvolňování dopaminu v sítnici totiž umožňuje správnou adaptaci na světlo, které je hlavním Zeitgeberem ~ synchronizátorem cirkadiánního rytmu, a přenos informací z vnějšího prostředí do SCN. Tudíž snížená hladina dopaminu v sítnici může zhoršovat adaptaci na světlo, a tedy narušovat cirkadiánní rytmus.
Závěrem lze říci, že vztah mezi dopaminem a cirkadiánními rytmy je zřejmě obousměrný, tzn. že cirkadiánní rytmus reguluje dopamin a zároveň dopamin reguluje cirkadiánní rytmus. Z tohoto úhlu pohledu je opravdu důležité dbát na základní pravidla světelné hygieny: přes den se vystavovat dostatečnému a kvalitnímu světlu, a pokud nelze být na slunci, tak alespoň využívat elektrické světlo se spektrem co nejvíce podobným slunci a večer a v noci světlo co nejvíce omezovat.
Mgr. Tereza Ulrichová, Spectrasol
Literatura:
1) R. Kant, M. Meena, and M. Pathania, ‘Dopamine: a modulator of circadian rhythms/biological clock’, International Journal of Advances in Medicine, vol. 8, p. 316, Jan. 2021, doi: 10.18203/2349-3933.ijam20210285.
2) J. Kim, S. Jang, H. K. Choe, S. Chung, G. H. Son, a K. Kim, „Implications of Circadian Rhythm in Dopamine and Mood Regulation“, Molecules and Cells, roč. 40, č. 7, s. 450–456, čvc. 2017, doi: 10.14348/molcells.2017.0065.
3) K. S. Korshunov, L. J. Blakemore, a P. Q. Trombley, „Dopamine: A Modulator of Circadian Rhythms in the Central Nervous System“, Front Cell Neurosci, roč. 11, s. 91, dub. 2017, doi: 10.3389/fncel.2017.00091.
4) N. Bauer, D. Liu, T. Nguyen, a B. Wang, „Unraveling theInterplay of Dopamine, Carbon Monoxide, andHeme Oxygenase in Neuromodulation andCognition“, ACS Chem. Neurosci., roč. 15, č. 3, s. 400–407, úno. 2024, doi: 10.1021/acschemneuro.3c00742.
5) R. M. Grippo a A. D. Güler, „Dopamine Signaling in Circadian Photoentrainment: Consequences of Desynchrony“, Yale J Biol Med, roč. 92, č. 2, s. 271–281, čer. 2019.