Исследование Оксфордского университета показывает, что дальние перелеты изменяют биологические часы птиц, вызывая эффект, схожий с джетлагом у людей

Выбор кукушки в качестве представительской птицы для часов обусловлен несколькими причинами. Важным фактором является присутствие этого вида в регионе, где появились часы. Термин «кукушка» в общем смысле относится к птицам семейства Cuculidae, которое включает более 140 различных видов. Среди них выделяется обыкновенная кукушка (Cuculus canorus), известная своим характерным звуком «ку-ку», который вдохновил кукушечные часы.

Обыкновенная кукушка — перелетная птица, которую можно встретить в Европе, Азии и некоторых частях Африки. Она особенно часто встречается в Шварцвальде, регионе Германии, где были разработаны кукушечные часы. Эта птица улетает зимой из Германии и возвращается в более теплые месяцы, что установило связь между ее пением и приходом весны.

Другой важный аспект — это простая природа пения кукушки. Ее звук состоит всего из двух нот: более высокой, за которой следует более низкая. Эта простота облегчает механическое воспроизведение этого звука, как это происходит в часах. Традиционные модели используют механизм сильфона, который направляет воздух через деревянные свистки, создавая эти два отличительных звука.

Хотя точное происхождение кукушечных часов остается неясным, известно, что их производство и коммерциализация стали популярными в середине XVIII века, служа дополнительным источником дохода для ремесленных крестьян Шварцвальда. Часовщик Франц Антон Кеттерер упоминается как один из возможных изобретателей кукушечных часов, хотя эта гипотеза не была подтверждена.

Таким образом, пение кукушки сочетает в себе желательные элементы в звуке, отмечающем время: оно легко воспроизводится механически, связано с течением времени и имеет короткую и простую продолжительность, избегая слуховой скуки.

Исследователи из USP в сотрудничестве с учеными из Университета Париж Сите во Франции обнаружили, что паразит малярии, а именно Plasmodium falciparum, использует рецептор MT-PfSR1 для обнаружения гормона мелатонина, что может способствовать разработке новых лекарств против этой болезни.

Двадцать шесть лет назад исследования в USP уже указывали на то, что мелатонин может влиять на развитие и синхронизацию паразита малярии в клеточных культурах. Идентификация рецептора MT-PfSR1 детализирует, как паразит поглощает этот гормон.

Барбара Диас, исследователь Института биомедицинских наук (ICB) и Факультета фармацевтических наук (FCF) USP и автор исследования, отмечает, что главным препятствием в борьбе с малярией в настоящее время является появление паразитов, устойчивых к существующим противомалярийным препаратам.

Мелатонин, вырабатываемый шишковидной железой в мозге, высвобождается ночью и достигает пика через несколько часов, помогая начать сон. У млекопитающих он действует через рецепторы, сопряженные с G-белком (GPCRs) — структуры на клеточных мембранах, которые передают гормональные и нейротрансмиттерные сигналы внутрь клеток.

Селия Режина да Силва Гарсия, профессор FCF, объясняет, что отличительной особенностью паразитов малярии является их способность координировать развитие внутри эритроцитов. В инфицированном хозяине многие паразиты развиваются скоординированно в течение цикла около 48 часов, что приводит к разрушению эритроцитов и одновременному высвобождению новых паразитов в кровоток — процессу, связанному с периодическими эпизодами лихорадки, известными как третья лихорадка.

Это первоначальное знание о синхронизации было установлено группой Селии Режины Гарсии в 2000-х годах. Это подняло вопрос о наличии у паразита собственного рецепторного белка для обнаружения мелатонина. В 2008 году та же группа идентифицировала четыре потенциальных GPCR-рецептора в геноме Plasmodium, что дало новое представление о том, как эти паразиты взаимодействуют с организмом хозяина.

Профессор Селия Режина Гарсия подчеркивает, что GPCR — это важнейшая семья клеточных рецепторов и служит мишенью для многих современных лекарств. Изучение этих рецепторов у Plasmodium особенно ценно из-за уникальной клеточной биологии паразита, который развивается в эритроцитах и имеет очень иную ионную физиологию по сравнению с большинством человеческих клеток.

В недавней работе Барбара Диас в соавторстве с Манеш Кумаром Сингхом (связанным с FCF и Университетом Париж Сите) ученые проанализировали два из четырех кандидатов в рецепторы. Используя in silico и in vitro тесты, они доказали, что MT-PfSR1 функционально реагирует на мелатонин.

Профессор Барбара Диас отмечает, что это открытие значимо тем, что раскрывает сложную и беспрецедентную способность Plasmodium falciparum использовать циркадные сигналы хозяина для модуляции своего собственного развития.

Кроме того, исследователям удалось идентифицировать и охарактеризовать синтетическое соединение, способное активировать рецептор MT-PfSR1. Барбара Диас прокомментировала, что соединение AR34 активирует MT-PfSR1, но не связывается с человеческими рецепторами мелатонина, демонстрируя свою селективность и ингибируя рост паразита в культуре.

Малярия вызывается паразитами рода Plasmodium и передается через инфицированных самок комаров Anopheles. Хотя существует пять видов, вызывающих заболевание у человека, P. falciparum и P. vivax вызывают наибольшее беспокойство. P. falciparum вызывает наиболее тяжелую форму, которая может привести к почечной или печеночной недостаточности, острому энцефалиту и отеку легких, с уровнем смертности 10%.

Согласно последнему отчету Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), в 2024 году было зарегистрировано 282 миллиона случаев, что на 9 миллионов (3%) больше по сравнению с 2023 годом. В Америке за тот же период было зарегистрировано 536 700 случаев и около 136 смертей.

Для Манеш Кумара Сингха это исследование важно, поскольку оно картирует еще не охарактеризованный сигнальный путь паразита, предоставляя фармакологическую основу для нацеливания на мелатонин-чувствительную сигнализацию в P. falciparum.

Исследование получило финансирование от Фонда поддержки исследований штата Сан-Паулу (Fapesp) и Координации повышения квалификации высшего уровня (Capes).