Biyolojik Saat - Van Yüzüncü Yıl Universitybiyolojiegitim.yyu.edu.tr/biyoloji/Biyolojiksaat08.pdfyeterince yararlanmak için büyük önem taPır. Ayrıca bu saat, bitkilerin çevre

Birçoğumuz, uzun bir tatilden son-ra işe ya da okula başlarken uyanmakiçin saatimizin alarmını kurarız. Aradanbirkaç gün ya da birkaç hafta geçtiktensonra saat çalmadan çok kısa bir süreönce hatta birkaç dakika önce uyandı-ğımız olur. Akşamlarıysa hep aynı saat-te uykumuz gelir. Kısaca, bedenimizinkendi doğal saati devreye girip ne ka-dar uyuyacağımızı, ne zaman uyanaca-

ğımızı ve ne zaman uyumamız gerekti-ğini bize söyler. Bedenimizde yalnızcauyku düzenini değil, birçok işlevin zam-anlamasını yapan bir sistem bulunur.İşte, bu doğal zamanlayıcıya “biyolojiksaat” denir. Bu doğal zamanlayıcı saye-sinde hücreler işlevlerini belirli zaman-larda artırır, başka zamanlardaysa az-altır. İnsan ve öteki canlılarda bazı hor-monların salgılanması, beden sıcaklığı-

nın düzenlenmesi ve hatta üreme işlev-leri biyolojik saatin denetiminde yapı-lır. Biyolojik saat, bedendeki kimyasalolayların günlük ritmini belirlemeklekalmaz, aylık hatta mevsimsel değişim-leri de düzenler. Örneğin, melatoninhormonunun gün içindeki düzeyininritmik şekilde ayarlanması gibi, kadın-ların 28 günde bir olan âdet kanamala-rı da biyolojik saatin denetimindedir.

BiLiMveTEKNiK Aralık 200858

Biyolojik Saat

Biyolojik Saat

biyosaatt+:Layout 1 30.11.2008 15:48 Page 58

BiLiMveTEKNiKAralık 2008 59

Kış uykusuna yatan hayvanların, örne-ğin yersincaplarının ne zaman kış uy-kusuna yatacağını ya da göçmen kuş-ların ne zaman uzak ülkelere göç ede-ceğini de hep biyolojik saat belirler.

Biyolojik saat gece-gündüz, yaz-kışgibi çevre koşullarından etkilense deçoğunlukla bu koşullardan bağımsızolarak çalışır. Karl von Frisch adlı bi-lim insanının geceleri rengini değiştire-bilen bir balık türü üzerinde yaptığı ça-lışmalar, biyolojik saatle ilgili önemlibilgiler vermiştir. Balığın beyninde bu-lunan ve “pineal bez” olarak adlandırı-lan bölgeye hasar verildiğinde balığınartık deri rengini değiştiremediği gö-rüldü. Bu bulgu üzerine Frisch, biyolo-jik saatin yalnızca çevre koşullarınınkontrolünde olmadığı ve beyindeki ba-zı merkezlerin bu ritmi kontrol ettiğisonucuna vardı. Daha sonra kuşlar üze-rinde yapılan çalışmalar da pineal bezinbiyolojik saatin ayarlanmasında önemlibir rolü olduğunu gösterdi. Pineal bez-le bağlantılı olan ve biyolojik saati dü-zenleyen en önemli merkez, hipotala-mus bölgesinde bulunan “suprakiaz-matik çekirdek”. Beynin iç-orta bölge-sindeki bu merkezin, hormon salgılan-masındaki ritmik düzenlemelerden so-rumlu olduğu düşünülüyor. Biyolojiksaatin işlemesinde, pineal bez ve sup-rakiazmatik çekirdek uyumlu bir şekil-de çalışıyor.

Pineal bezden salgılanan melatoninadlı hormonun, beden ritminin düzen-lenmesinde önemli bir rolü var. Gece-nin karanlığı bu hormonun salgılanma-sını tetikliyor. Geceleri melatonin dü-zeyi artarken gündüz aydınlıkta en dü-şük düzeye geriliyor. Melatonin düzey-leri, gündüz-gece farkından etkilendiğigibi mevsim değişimlerinden de etkile-niyor. Gecelerin uzun, gündüzlerin kısaolduğu kış aylarında melatonin düzey-lerindeki artış, bazı canlı türlerinde üre-me alışkanlıklarını da belirliyor. Kış ay-larındaki yüksek melatonin düzeyinebağlı olarak üreme sistemleri uyku du-rumuna geçiyor. Bahar gelip günleruzadığında, melatonin düzeyi düşüyorve çeşitli hormonlar salgılanarak üremesistemi harekete geçiyor. Bahar ayla-rında bazı hayvanların cinsel dürtüleri-nin artmasında, bir başka deyişle çift-leşme mevsiminin başlamasında mela-tonin düzeylerinin mevsimsel değişimiönemli rol oynuyor. Deneylerde kobay-ların beynine melatonin enjekte edildi-

ğinde tıpkı kış aylarında olduğu gibiüreme istekleri azalıyor.

Canlıların çevre koşullarına uyumsağlaması ve onlardan en iyi şekilde ya-rarlanabilmesi için biyolojik saat çokönem taşır. Kimyasal tepkimelerin dü-zenli olarak gerçekleşmesi ve bedenindengesinin sağlanması için gerekli olanbiyolojik saat, ilkel canlılarda ve eskidönemlerde yaşamsal önem taşıyordu.Gün ağarmadan canlının uyanması, baş-ka canlılara yem olmaması için gereklibir özelliktir. Zamanında uyanamayanbir canlı kolay bir av haline gelebilir.Örneğin, yeni uyanmış bir balığın gö-zünün dış ortama alışması yaklaşık 20dakika sürer. Balık hava aydınlandık-tan sonra uyanırsa, bir süre için çevre-

sini göremeyecek ve kısa sürede büyükbalıklara yem olacaktır. Balıklar genel-likle ortam aydınlanmadan 20 dakikaönce uyanır ve gözlerini çevre koşulla-rına alıştırırlar. Böylece ortam aydın-landığında tehlikeleri görebilirler. De-rinlerde yaşayan atnalı yengeçleriningörme duyarlılığı günde iki kez değişir.Gece ışığında gözlerindeki algılayıcıla-rın duyarlılığı, gündüze göre bir milyonkat artar. Sürekli karanlık ortamda tu-tulsa bile, atnalı yengeçlerinin gözle-rinde, günde iki kez ortaya çıkan bufarklılığın ritmi değişmez. Biyolojik sa-at yalnızca canlıyı tehlikelerden koru-mak için değil, çevre koşullarından enyüksek yararı sağlamak için de devre-ye girer. Bitkilerin yapraklarının gün



ışımadan önce açılarak fotosenteze ha-zır duruma gelmesi bunun en çarpıcıörneklerinden biridir.

İnsan bedeni için de biyolojik saatçok önemlidir. Gerek beden sağlığı, ge-rekse ruh sağlığı için bedenimizdekikimyasal olayların belirli bir ritme uy-ması gerekir. Gün ışığından yararlan-mak için kurulmuş olan uyku-uyanıklıksaatimizin iyi çalışmadığını varsayalım.Gece yarısı uyanıyoruz ve sabaha kadaruyuyamıyoruz. Böyle bir durumda, ge-ce boyunca dinlenmeyen bedenimiz gü-ne yorgun başlayacak ve günlük işleri-miz büyük ölçüde aksayacak. Tam ter-sine gün ortasında uykumuzun geldi-ğini düşünelim. İşimizi yaparken ya daaraba kullanırken uyuyakalabiliriz. Uy-ku-uyanıklık saatimizi düzenleyen sis-tem günlük yaşamın sürmesi için çokönemlidir. Yapılan istatistikler, uzunyolda yapılan ölümcül trafik kazaları-nın genellikle geceleri, yani uykuya ge-çiş zamanımıza karşılık gelen saatlerdeolduğunu gösteriyor. Uykuyu düzenle-yen biyolojik saat çok düzenli çalışsada isteyerek ya da istemeden değiştiri-lebilir. Görevi nedeniyle geceleri çalış-mak zorunda kalan kişilerde bu saattam tersine işleyebiliyor. Deniz aşırı ül-kelere yolculuk eden kişilerde de bu sa-at değişebiliyor. İlk günlerde geceylegündüz karışsa da kısa bir sürede be-den yeni bir denge oluşturuyor.

Bitkilerde Biyolojik Saat

Birçok ağaç türünün yapraklarısonbahar aylarında sararır ve dökülür.Kışa hazırlık yapan ağaçlar neredeyse

kış uykusuna yatar ve bahar gelip ha-valar ısınınca yaprakları yeniden yeşerirve çiçek açmaya başlar. Ağaçlar hemenhemen hangi mevsimin geldiğini anlarve bu mevsimde ne yapacaklarını bilir-ler. Bazen havalar ısınmasa bile baha-rın başında adeta kurulu bir saat gibiçiçek açarlar. Çiçeklerin hareketleri bi-le belirli bir saat düzenine göre olur. Je-an Jacques Ortous de Mairan adlı biliminsanı, 1720’de mimoza yapraklarının

akşamüstü kıvrılıp sabah açıldığını göz-lemlemişti. Bundan yaklaşık on yıl son-ra bazı çiçeklerin yapraklarının şeklinive duruş açısını günün belirli saatlerinegöre ayarladığı gözlemlendi. Bu ritmikhareketler bitki türlerine göre değişir.Bazı bitkiler için çok az ışık yeterli olurve bu bitkiler yapraklarını kısa süre içinaçar. Ötekilerse tam tersine daha çokışık almak için uzun süre yapraklarınıaçık tutar. İsveçli biyolog Carl Linna-eus, 1751’de çiçekleri kullanarak birbahçe saati yapmıştı. Her bitki gününayrı saatinde ve hep aynı saatte çiçekaçıyordu. Bitkilerin bu özeliğinden ya-rarlanan Linnaeus, çeşitli bitkileri çiçekaçma zamanına göre sıralayarak güniçinde saatin kaç olduğunu anlıyordu.

Çiçeklerin koku verme saati bile be-lirli bir ritme bağlıdır. Bazı çiçekler herakşam aynı saatte koku salar ve saatigelince de bu işleme son verirler. Bit-kilerin ritmik hareketleri bitkinin türü-ne göre de değişir. Ancak, bu ritmik ha-reketler çevre koşulları değişse bile ay-nı şekilde sürer. Kısacası bitkilerin nezaman ne yapmaları gerektiğini söyle-yen birer biyolojik saatleri vardır. Bit-

Bedenimizin gıda gereksinimi yalnızca ba-sit bir kalori hesabına dayanmaz. Harcanankalori miktarı ve bedenin gereksinimlerininyanı sıra, yeme alışkanlıklarımızı belirleyenönemli bir unsur daha var. Biyolojik saatimizbu noktada da devreye giriyor ve ne zamanyememiz gerektiğini bize söylüyor. Uyku sıra-sında açlık hissetmeyişimizin en önemli ne-deni biyolojik saatin öğünlerimizidüzenlemesidir. Akşam yeme-ğinde çok yesek bile sabaholunca yine karnımız acıkırve kahvaltı etmek isteriz.Öğlen olunca midemizkazınır ve genellikle hepaynı saatte acıkırız. Ye-mek düzenini sağlayanbu biyolojik saat yalnızcabir rastlantı olmayıp belirlibir amaca hizmet eder. Hangisaatte ne yediğimiz beden içinçok önemlidir. Yani günlük kalorigereksiniminin öğünlere ve belirli bir saataralığına göre düzenli olarak dağılması gere-kir. Yapılan bir çalışmada günlük enerji ge-reksinimi 2000 kalori olan kişilerin yarısınabu miktar yalnızca sabah kahvaltısında ötekiyarısına da öğleden sonra verilmiştir. Çalış-manın sonunda sabahları beslenen kişilerin,öğleden sonra beslenenlere göre haftada or-

talama yarım kilo verdiği ortaya çıkmıştır.Araştırmalar sabahları alınan enerjinin güniçinde daha çok kullanıldığını, öğleden sonraalınan enerjininse, depolandığını gösteriyor.Gün içindeki enerjiyi sağlamak için bedenimizsabah kahvaltısında genellikle karbonhidratiçerikli yiyecekleri yeğliyor. Sabah saatlerin-

de yağlı ya da et içeren gıdaları isteme-yişimizin altında yatan neden işte

bu. Öğleden sonraysa bol pro-teinli ve yağlı gıdalar yeğ-

leniyor. Protein ve yağlarbedende depolanarakgece boyunca sürecekonarım işlemlerindekullanılıyor. Bu neden-le akşam saatlerinde

çok yemek yenmemesigerekiyor. Gereken ener-

jiden fazlasının alınması du-rumunda, gıdalar yağ ve kar-

bonhidrat olarak bedenimizde bi-rikiyor, yani kilo alıyoruz. Biyolojik saati-

miz bedenin bütün bu gereksinimlerini gözönünde bulundurarak yemek saatlerimizin be-lirlenmesinde, hatta öğünlerimizde ne yeme-miz gerektiği konusunda da bedenimize yar-dım ediyor. Kısacası yeme gereksinimi yalnız-ca kan şekerimizin düşmesine bağlı değil, bi-yolojik saatimizin düzenlediği bir durum.

Yemek Saatleri



kilerin biyolojik saati, güneş ışığındanyeterince yararlanmak için büyük önemtaşır. Ayrıca bu saat, bitkilerin çevre ko-şullarından kendilerini korumalarına,çiçek ya da meyve verebilmek için ken-dilerini hazırlamalarına da yardım eder.Yani biyolojik saat, bitkilerin hayattakalması için geliştirilmiş önemli bir me-kanizmadır. Bu mekanizmanın nasıl ça-lıştığı hâlâ tam olarak bilinmiyor.

Bitkilerdeki büyüme hormonu ok-sin günün belirli saatlerinde daha çoksalgılanır. Bitkinin davranışlarını belir-leyen ve büyümesini sağlayan bu hor-monun salgılanışı belirli bir ritme göreolur. Bazı hücrelerdeki bazı genleringünün belirli bir saatinde olmak üzere24 saatte bir etkinleşmesi, öteki za-manlarda da kapanması biyolojik saatiayarlayan mekanizmanın temeli kabuledilir. Yapılan son çalışmalar, adenozindifosfat riboz (cADPR) adlı hücrelerarasında sinyal taşıyan bir molekülünbiyolojik saatin işleyişi için çok önemliolduğunu gösterdi. Bitkilerde bulunanTOC1 ve ZTL genleri biyolojik saatin hı-zını belirliyor. Bu genlerde ortaya çıkandeğişiklikler biyolojik saatin hızını de-ğiştiriyor. Örneğin, TOC1 genindeki birhata, biyolojik saatin daha hızlı çalış-masına ve 20 saate inmesine yol açabi-liyor. ZTL geninde yapılan bir değişik-likse bitkinin biyolojik döngüsünü 27saate çıkartabiliyor. Bilim insanları, bugenleri değiştirerek bitkilerin istenenkoşullarda üretilebileceğini belirtiyor-lar. Bu sayede mevsime ve hava koşul-larına bağlı olan sınırlı üretim engeli-nin aşılabileceğini düşünüyorlar.

MelatoninMelatonin hormonu, beynin alt mer-

kezlerinde bulunan epifiz bezindeki pi-neolasit hücrelerde üretilir. Bu hücre-ler ışığa ve elektromanyetik dalgalaraçok duyarlıdır. Elektromanyetik dalgayoğunluğu artıkça da melatonin salgı-lanması azalır. Bu hormonun üretimigece başlar, sabaha karşı durur. Mela-tonin salgılanması genellikle 21.00-22.00 arası başlar. Melatonin düzeyi02.00-04.00 arasında en yüksek değer-lerine ulaşır ve 07.00-09.00 arası sonaerer. Gece ne kadar uzarsa, melatoninsalgılanması da o kadar uzun sürer.Işık, hormon salgılanmasını baskılar.Melatoninin salgılanması mevsimlik de-ğişiklikler de gösterir. Yazın daha geç

salgılanırken kışın üretim daha erkenbaşlar. Günler uzadıkça üretim azalır,kısaldıkça artar. Melatoninin üretimiyaşla hızlı bir artış gösterir ve ortalama3-5 yaşlarında en yüksek noktaya ula-şır. Melatonin üretiminde ergenlik ön-cesi belirgin bir düşüş olur ve 35-40yaşlarına kadar melatonin üretimi de-ğişmeden kalır. İleri yaşlarda melatoninüretiminde yine önemli düşüş olur.

Melatonin hormonunun temel gör-evi bedenin biyolojik saatini korumak-tır. İnsan beyninde melatoninin başlıcabirikim yerleri suprakiazmatik çekirdekve pitüiter bezin pars-tüberalis denenbölgesidir. Bu bölgelerde melatonin al-gılayıcıları bulunur. Melatonin hormo-nunun uyardığı algılayıcılar bu mer-kezlerin ritmik çalışmasını belirler. Be-dendeki kimyasal tepkimelerin yan ürü-nü olarak oluşan zehirli atıklara karşıda bu hormonun koruyucu bir özelliğivardır. Melatonin yorgunluk ve istek-sizlik gibi durumlara da yol açabilir.Sonbahar ve kış aylarında, havaların er-ken kararmasına ve gecelerin uzaması-na bağlı melatonin salgısındaki artışın,bu mevsimlerde görülen depresyon sık-lığıyla ilişkili olduğu düşünülüyor. Sonyıllarda yaşlanmayı geciktirici etkisin-den dolayı da bu hormonun üzerindeönemle duruluyor. Bu hormonla ilgiliönemli buluşlardan biri de çocuklarüzerindeki olumlu etkisidir. Avrupa’dalösemili ve kanserli çocuklar üzerindeyapılan araştırmalar, melatoninin çok-ça salgılanmasının kanserden koruyu-

cu etkisi olduğunu göstermiştir. Araş-tırmacılar melatonin hormonunun dü-zenli salgılanabilmesi için çocuklarınkesinlikle karanlıkta yatırılması gerek-tiğini söylüyor.

Bakterilerde Biyolojik Saat

Yakın bir geçmişe, 20 yıl öncesinekadar, hiç kimse bakterilerin biyolojiksaati olabileceğini düşünmüyordu. Bak-terilerin çok kısa bir ömrü vardır; yarımsaatle 4-5 saat arasında değişen süre-lerde yaşarlar. Bakteriler ölmez, bölü-nerek çoğalırlar. Bilim insanları mavi-yeşil alg olarak da bilinen siyanobakte-rilerin gün ışığında fotosentez, gecele-riyse azot dönüşümü yaptığını görünceçok şaşırmışlardı. Gün içinde klorofille-rini kullanarak oksijen üreten bu bak-teriler bilinen en eski yaşam biçimleri-dir. Tüm canlılar için gerekli olan azotdöngüsü için de bakteriler yaşamsalönem taşır. Azot hücrelerin yapı taşla-rından biridir. Azot olmadan yaşayama-yız. Ancak azotun canlılar tarafındankullanılabilmesi için dönüşüm geçirme-si gerekir. Öteki canlılarda bulunmayanancak siyanobakterilerde bulunan nit-rogenaz enzimi sayesinde azot, başkacanlıların da kullanabileceği şekle, yaninitrata dönüştürülür. Doğadaki nitratıbitkiler alır ve böylece azot bu bitkileriyiyen hayvanlara aktarılır. Bu sayede si-yanobakteriler azot çevrimine önemli



katkıda bulunur. Nitrogenaz enzimi, ok-sijen varlığında derhal yıkıma uğrar.Bakterilerse bu sorunu biyolojik saat-leri sayesinde kolaylıkla aşar. Gündüz-leri oksijen üreten siyanobakteriler ge-celeri oksijen üretmeyip azot dönüştü-rür. Siyanobakterilerin neredeyse tümişlevleri belirli ritimler doğrultusundagerçekleşir. Bu bakterilerin biyolojiksaati, gün ışımadan kısa bir süre öncebakterinin fotosentez için gerekli ha-zırlığını tamamlamasını sağlar.

Bölünme dönemleri bile belirli za-man aralıklarıyla olur. Güneş ışığındakimorötesi ışınlar DNA’da kırılmalara yolaçar. Bu da hücrenin genetik şifresinideğiştirerek dengesini bozar. Bir hüc-reli canlılarda bu tür dış etkilerden ko-runmak için biyolojik saat devreye gi-rer ve hücre bölünmesinin zamanını be-lirler. Siyanobakteriler güneş ışınları-nın daha güç kazanmadığı sabah saat-lerinde bölünür, öğlen saatlerindeysebölünmeleri durur. Kısacası bakterile-rin en uygun bölünme zamanını biyo-lojik saatleri belirler. Biyolojik saat bir-hücreli canlıların yaşamlarını sürdüre-bilmeleri için gereken en önemli meka-nizmalardan biri olarak görülüyor.

Bakteriler üzerinde yapılan deney-ler insanlardaki biyolojik saat araştır-malarına ışık tutuyor. Bakterilerin ge-netik yapısını değiştirmek ve istenengenleri eklemek çok kolaydır. Biyolojiksaati incelemek için kullanılan genler-den biri de lukiferaz genidir. Bu gen,lukiferaz molekülünün yapımını sağlar.

Lukiferaz bazı canlılarda parlamayı sağ-layan bir proteindir. Yerleştirilen bugen sayesinde bakteri topluluğu ince-lendiğinde, parlama çıplak gözle bilegörülebilir. Günün belirli saatlerindegözlenen bu parlama, biyolojik saatinritmini gösterir. Bakteriler üzerinde ya-pılan çalışmalar sayesinde insanlardakibiyolojik saatin mekanizmasının dahaiyi anlaşılacağı düşünülüyor.

Biyolojik SaatinMekanizması

Beyinde, hipotalamus adlı bölgeninsol ve sağ alt bölgesinde simetrik ola-rak bulunan ve gözlerimizin yaklaşık 3cm arkasında yer alan suprakiazmatikçekirdeğin biyolojik saatin kumandamerkezi olduğu kabul ediliyor. Bu böl-ge göz sinirleriyle yakın ilişkide oluponlardan sürekli sinyal alır. Bedenimiz-deki sistemler her 24 saatte bir yinele-nen bir ritimde çalışır. Beyindeki anasaati oluşturan sinir hücrelerinde yapı-lan araştırmalar, bu ritmin hücrelerdeüretilen bazı özel moleküller sayesindeoluştuğunu ortaya çıkardı. 1997’de Jo-seph S. Takahashi adlı bir bilim insanı,meyve sineklerinde yaptığı çalışmalar-da clock adı verilen geni buldu. Bu ge-nin kodladığı proteine de CLOCK adıverildi. Daha sonra yapılan tüm çalış-malar, bu proteinin biyolojik saatin rit-mini belirlemede çok önemli bir rol oy-nadığını ortaya koydu. CLOCK’la bir-

likte çalışan ve BMAL1 olarak adlandı-rılan ikinci bir protein de biyolojik saa-tin temel kurucusudur. Birlikte hareketeden CLOCK ve BMAL1, hücre çekir-değinde bulunan ve başlıcaları Per veTim olmak üzere bir dizi geni etkinleş-tirir. Bu genler çalışmaya başlayınca ta-şıdıkları bilgiyi, mesajcı RNA’lar aracılı-ğıyla hücrenin içine (sitoplazmaya) gön-derirler. Bu bilgi sayesinde hücre içindePER ve TIM proteinleri yapılır. Gündüzhava aydınlıkken bu proteinlerin yapı-mı artar. Bu proteinler belli miktarlardaüretildikten sonra, akşamüstüne doğruen üst düzeye ulaşır. Bunun üzerinePER ve TIM yeniden hücre çekirdeğinegeri dönerek CLOCK ve BMAL1 mole-küllerini kodlayan genleri durdurur.Böylece hücredeki PER ve TIM miktarıazalmaya başlar. Bu dönem geceye kar-şılık gelir. Sabaha karşı bu miktar en altdüzeye gelince CLOCK ve BMAL1 mo-lekülleri yeniden artmaya ve yine PERve TIM üretilmeye başlar. Bu döngü rit-mik olarak böyle sürer. Kısacası beyni-mizdeki biyolojik saat PER ve TIM mo-leküllerinin üretimini gündüz, parça-lanmalarınıysa gece sinyali olarak algı-lar. Bu üretim ve parçalanma işlemleriritmik bir sırayla, her 24 saatte bir yi-nelenir ve tıpkı bir çalar saat gibi dü-zenli olarak işler. Moleküllerin yapım veyıkım işlemi her gün aynı saatte olur vebiyolojik saatin düzenli çalışmasını sağ-lar. Son yıllarda Michael Rosbash adlıbir bilim insanının yaptığı çalışmalarmemeli hayvanlarda da aynı mekaniz-manın olduğunu ancak bu mekanizma-da farklı moleküllerin görev aldığınıgösterdi. Memeli hayvanlarda, meyve si-neklerinde bulunan CLOCK/BMAL1

Gerçek saat keşfedilmeden binlerce yıl ön-ce insanlar biyolojik saati kullanıyorlardı.Uyanmak, beslenmek ve avlanmak için insan-ları yönlendiren tek saat, biyolojik saatti. Busaatin hangi merkezden yönetildiğiyse yüzyıl-lar sonra anlaşıldı. Beynin içinde, orta alt böl-gede bulunan ve 20.000 sinir hücresindenoluşan bir merkez biyolojik saati düzenler.Suprakiazmatik çekirdek denen bu merkez,göz sinirlerinin birbirini çapraz geçtiği bölge-nin hemen üzerinde yer alır. Suprakiazmatikçekirdek, gözden gelen bilgileri doğrudan alır.Işık sinyalleri bu merkezin etkin duruma geç-mesinde önemli bir rol oynar. Gün ışığını al-gılayan sinirler bilgiyi bu merkeze ulaştırarakkişinin uyanmasını sağlar. Bu çekirdek 1cm3ün dörtte biri kadar alanı kaplar. Yeni do-ğanlarda bu merkez gelişmediği için bebek-lerde bedenin işlevlerinde belirgin bir ritim

bulunmaz. Çok yaşlı insanlarda da bu çekir-dekteki sinirlerin ölmesine bağlı olarak biyo-lojik saat bozulmaya başlar.

Suprakiazmatik çekirdekteki hücrelerin be-lirli bir ritmi var. Beynin dışına çıkartılıp la-boratuvar ortamında yetiştirilseler bile, buhücreler 24 saate bir yinelenen ritmik işlevle-rini kaybetmez. Bu hücreler gözlerin dibindebulunan çok özel hücrelerden sinyal alır. Sonyıllarda keşfedilen bu hücrelere melanopsinganglion hücreleri deniyor. Bu hücreler par-laklığı algılayarak bedendeki kimyasal olayla-rın 24 saatlik ritmini ayarlamaya yardım edi-yor. Son yıllarda bulunan ve orfanin adı veri-len bir molekül, ışığın suprakiazmatik çekir-dek üzerindeki uyarıcı etkisini baskılıyor. Be-den saatini düzenleyen en üst merkez olansuprakiazmatik çekirdeğe ek olarak kendi bi-yolojik saati olan yüzlerce sistem bulunuyor.

Biyolojik Saat Merkezi

Biyolojik Saatin Kumanda MerkeziBeyinde, hipotalamus adlı bölgenin sol ve sağ alt

bölgesinde simetrik olarak bulunan ve gözlerimizinyaklaşık 3 cm arkasında yer alan suprakiazmatik

çekirdek, biyolojik saatin kumanda merkezi olarakkabul ediliyor.

göz siniri

ışık

retina

süprakiazmatik çekirdek hipotalamus

pinalbez



ikilisine karşılık CLK/CYC ikilisi bulu-nur ve bu molekül birleşimi Per ve Timgenlerini harekete geçirir. Araştırmacı-lar, biyolojik saatle ilgili temel meka-nizmalar ve etkilenen genler anlaşılsada daha birçok genin çalışmasının saatgenlerinin kontrolünde olduğunu söy-lüyor. Kırk yıldır bazı canlılar üzerindeyapılan çalışmalarda, biyolojik saat gen-lerinin kontrol ettiği genlerin sayısınıntoplam 16 olduğu sanılıyordu; bugünbu sayının 295 olduğu biliniyor.

Stres Hormonu veBiyolojik Saat

Bedenimizdeki bazı hormonlarınsalgılanma zamanı da biyolojik saategöre ayarlanır. Bunların başında dakortizol gelir. Kortizol böbrek üstü bez-lerde (adrenal) üretilir. Kortizolun ya-pımı, beynin alt bölümünde bulunan pi-tüiter bezin ön tarafından salgılananadrenokortikotropik hormon (ACTH)tarafından uyarılır. ACTH’nin üretiminide hipotalamusun salgıladığı kortikot-ropin salgılatıcı hormon düzenler.ACTH ve buna bağlı salgılanan kortizolüretimi günün belirli saatlerinde artar,öteki saatlerde azalır. Bu günlük deği-şime diürnal ritim denir.

Kortizol, stres hormonu olarak bili-nir. Stres durumlarında kan dolaşımı-nı, şeker düzeyini ve hücrelerin tepki-lerini düzenler. Kortizol yağ ve prote-inlerin yıkımına yol açar, karaciğerde

şeker yapımını artırır, kan basıncınıyükseltir. Kısacası bedeni gerilimli vetehlikeli durumlara (dış saldırılar, dar-beler, yaralanmalar ya da zorlu görev-ler) hazırlar. Serumda bulunan kortizoldüzeyi gün içinde ritmik bir değişimgösterir. En yüksek düzeyine sabah er-ken saatlerde, en düşük düzeyineysegece, uykuya daldıktan birkaç saat son-ra ulaşır. Aydınlık-karanlık döngüsü-nün bu ritmi etkilediği düşünülüyor.Dış ortamın ışık düzeyine ilişkin bilgi,göz sinirleri yoluyla hipotalamusta bu-lunan suprakiazmatik çekirdeğe iletilir.Bu merkez her gün aynı saatlerde kor-tizol salımını artırıp azaltır. Yalnızca ge-

ce-gündüz farkı değil ba-zı sıra dışı durumlar dakortizol düzeyini etkiler.Depresyon, kan şekeridüşüklüğü, hastalıklar,ateş, yaralanmalar, ameli-yat, korku, acı, aşırı so-ğuk ya da sıcak ve fizik-sel zorlanma kandakikortizol düzeyini artırır.

BiyolojikSaatin Ayarı

Tüm canlılardaki bi-yolojik saatin işleyişinin,gece-gündüz farkı ya damevsim değişikliğiyle ya-kından ilişkili olduğu an-laşılıyor. İnsan bedenin-

deki birçok işlev 24 saatlik zaman ara-lıklarıyla oluşur (sirkadyan ritim). Bu dadünyanın kendi eksenindeki dönüş sü-resine karşılık gelir. Son yıllara kadarinsan bedenindeki günlük ritmin, dün-yanın kendi eksenindeki dönüşüyleuyumlu şekilde tam olarak 24 saat ol-duğu düşünülüyordu. Ancak HarvardÜniversitesi’nde yapılan çalışmalar bi-yolojik saatin yaklaşık 24 saat 11 daki-ka olduğunu gösterdi. Dr. Charles Cze-isler’e göre insanın biyolojik saati çokdüzenli çalışıyor ve dünyanın dönüş sü-resinin kontrolünde değil. Bilim insan-ları değişik yaşlardaki kadın ve erkek-ler üzerinde yaptıkları bir çalışmada ya-pay ışık ortamı oluşturarak bir günü 28saate çıkarttılar. Her 28 saatte bir geceve gündüz yaratarak, kandaki hormondüzeylerini, beden sıcaklığı ve kan ba-sıncını izlediler. Gün süresi 28 saate bi-le çıkartılsa, beden işlevlerinin her 24saat 11 dakikada ritmik olarak yinelen-diğini gözlemlediler. Yani kan basıncıya da beden sıcaklığındaki iniş ve çıkış-lar, dış ortamın saatine göre değil ken-di bildiği saate göre hareket ediyor. Bi-yolojik saat döngüsü dünyanın dönü-şünden biraz daha uzun sürdüğü içinbilim insanları beynin her gün bu saatiyeniden ayarladığına, yani sıfırlayarakyeniden başlattığına inanıyor. Çalışma-lardan çıkan bir başka şaşırtıcı sonuç dagençlerin ve yaşlıların biyolojik saatleriarasında bir fark olmaması. Önceleriyaşlandıkça biyolojik saatin hızlandığı-na inanılıyordu. Ancak son çalışmalarbunun doğru olmadığını gösterdi.

Biyolojik ritimlerin sürelerini inceleyenbilim dalına kronobiyoloji denir. Bedendekikimyasal olayları düzenleyen biyolojik saat,ilgili organa ve işleve göre saatlik, günlük,aylık ya da mevsimlik ritimler izler. Oluştur-dukları ritmin süresine göre biyolojik saatlerçeşitli sınıflara ayrılır. Bir günden daha kısasürelerde yinelenen olaylara “ultradyan ri-tim” denir. Sinir sistemindeki hücrelerin be-lirli aralıklarla sinyal göndermesi, kalp atış-larının ritmi, uyku döngüsü (REM uykusu vederin uyku evreleri) ultradyan ritime birerörnek olarak gösterilebilir. Sirkadyan ritimyaklaşık bir gün arayla birbirini yineleyenolaylara denir. Uyku ve uyanıklık düzeni, ba-zı hormonların salgılanması hatta dışkılamazamanının belirlenmesi bile sirkadyan ritimsayesinde olur. İnfradyan ritimse bir gündençok aralıklarla yinelenen olaylara verilen ad-

dır. Kadınların 28 günde bir âdet görmesibuna en güzel örnektir. Her ayın belirli gün-lerinde bazı hormonlar salgılanarak üremeorganlarında çeşitli değişikliklere yol açar.Bu aylık ritmik olaylar zinciri yıllarca sürer.Bu tür ritimler yıllık da olabilir. Her yıl aynızamanda görülen olaylara en çarpıcı örnekkuşların göç etmesi ya da bazı hayvanlarınkış uykusuna yatmasıdır. Kış uykusuna ya-tan hayvanlar üzerinde yapılan deneyler bi-yolojik saate ilişkin çarpıcı bilgiler vermiş-tir. Doğal yaşam alanlarından uzaklaştırıla-rak farklı deneysel koşullar altında tutulanhayvanlar, doğal yaşamda olduğu gibi çokdüzgün bir kış uykusu ritmini sürdürürler.Yılın belli bir zamanında uykuya dalıp, herseferinde aynı zamanda uyanırlar. Bir yılakurulmuş bu biyolojik saat hiç şaşmadan ça-lışır.

Kronobiyoloji

Biyolojik Saatin İşleyiş Mekanizması CLK ve CLC proteinleri hücre çekirdeğindeki iki gene bağlanarak bun-ları etkinleştirir. Per ve Tim olarak adlandırılan bu iki gen etkin du-ruma geçince, hücre içinde PER ve TIM adlı iki protein üretilir. Hücreiçinde bu iki protein birbirine bağlanarak ikili oluşturur. PER/TIM dü-zeyi artınca parçalanarak yeniden hücre çekirdeğine girerler. Hücreçekirdeğine giren bu proteinler, Per ve Tim genlerini baskılayarak ka-panmalarına yol açar. Hücre içindeki PER ve TIM düzeyleri azalınca bugenler yeniden açılarak çalışmaya başlar.

PER protein

TIM protein

per

per

tim

tim

mRNA

mRNA

mRNA

DNA

DNA

CLK CYC

Promotör

Effektörgeni

Effektörgeni

Effektörprotein

PER/TIMdimerleri

ayrışma

Çekirdeğiniçine hareket

Kapatılan genler(etkinliğinsonlanması)

Promotör



Biyolojik SaatinYararları

Canlılarda biyolojik saatin varlığıyalnızca bir rastlantı değildir; çünkü oyaşamın sürekliliği için çok önemli birkontrol mekanizmasıdır. Biyolojik saat,çevreyle uyum içinde yaşayabilmemiziçin bir dizi bedensel olayı başlatan ça-lar saattir. Beynin içindeki ana kuman-da merkezinden ayrı olarak organlarınkendilerine özgü saatleri de vardır. Ör-neğin, kalbimiz ortalama olarak daki-kada 80 kere kasılıp gevşer. Çevre ko-şullarına, günün saatine ve bedenin ge-reksinimlerine göre bu sayı değişir. Uy-ku ve uyanma zamanı da biyolojik saa-tin denetimindedir. Beyinden salgıla-nan melatonin hormonu uykumuzungelmesine yol açar. Böylece beden din-lenme zamanının geldiğini anlar. Geceboyunca dinlenen ve onarılan beden sa-bah olduğunda biyolojik saatimizce

uyandırılır. Bedenin gıda alımı da bu sa-atle denetlenir. Zamanı gelince mide-miz kazınır, asit salgısı artar ve midesindirime hazırlanır. Biyolojik saat yal-nızca günlük bedensel işlevlerin ritminibelirlemekle kalmaz, bütün bir yıl bo-yunca ona ne yapması gerektiğini desöyler. Canlının ne zaman kış uykusu-na yatacağı, ne zaman başka yerleregöç edeceği ve hatta ne zaman çiftleşe-ceğini de bildiren biyolojik saattir. Be-den ritminin belirlenmesi canlıların ha-yatta kalma şansını artırır. Örneğin, gü-neş ışığından elde edilen enerjiyle ha-yatta kalan canlılar için fotosentez za-manının doğru belirlenmesi çok önem-lidir. Kas gücü çok olan kuvvetli birhayvanın gece uyuması ve gündüzuyanması, o hayvanın avlanabilmesiiçin gerekli bir mekanizmadır. Tam ter-sine, zayıf çelimsiz hayvanların gündüzsaklanıp uyumaları, gece olduğunday-sa uyanıp kendilerine yem aramaları da

avcılardan korunmanın yoludur. Be-dendeki kimyasal tepkimelerin biyolo-jik saat eşliğinde düzenlenmesi enerjitasarrufu da sağlar. Organlar sürekli ay-nı tempoda çalışmak yerine gerektiğikadar çalışır. Gece uyuduğumuzda böb-reklerimiz daha az idrar üretir, bağır-saklarımız çok az çalışır, kan basıncı-mız düşer. Bu sayede beden enerji ta-sarrufu yapar ve onarım için gerekenzamanı bulur. Bedenin ritmi bozuldu-ğundaysa önemli sağlık sorunları orta-ya çıkabilir.

Kış DepresyonuBirçoğumuz, sonbahar ve kış ayları

gibi havaların genellikle kapalı olduğudönemlerde moralimizin biraz bozukolduğunu, durgunlaştığımızı ve karam-sar bir havaya girdiğimizi fark etmişiz-dir. Yapılan araştırmalar, melankoli yada depresyon gibi psikolojik bozukluk-

Biyolojik saat, insan bedeninde olan birçokolayın ritmini belirler. Bu şema, sabah kalkıpöğlen yemek yiyen ve akşam uyuyan bir insa-nın günlük döngüsünü gösteriyor. Günlükbeden ritmi, gece ve gündüzle paralellikgösterse de kişisel farklar, ortamın sı-caklığı, egzersiz, stres gibi unsurlarbunu etkileyebilir.

24.00 Gece yarısı. Uykunun ilkevresi başlıyor.

01.00 Beden kendini uykuyaprogramlıyor. Dikkat azaldığındanbu saatte çalışanların hata yapmaolasılığı, iş ve trafik kazaları artıyor.

02.00 Derin uyku. Melatonin enyüksek düzeyde. Beden soğuğa karşıaşırı duyarlı oluyor. Görme duyusu verefleksler zayıflıyor. Gece yapılan trafikkazalarının çoğu bu saatte oluyor.

03.00 Melatonin salgılanması azalıyor. Ki-şide kararsızlık ve melankolik hissetme artı-yor. İntihar vakaları bu saatte çok görülüyor.

04.30 Beden sıcaklığının en düşük oldu-ğu saat.

05.00 Erkeklik hormonu çok salgılanıyor.Stres hormonları artmaya başlıyor ve kaybolan enerji geri geliyor.

06.00 Kortizon salgılanması artıyor, be-den uyanmaya başlıyor. Metabolizma hareket-lenerek günün işleri için enerji ve proteinlerihazırlamaya başlıyor.

06.45 Kan basıncında ani yükselme.07.00 Beden tüm gücünü daha toplaya-

madığından spor yapmak önerilmiyor. Sabaherken saatlerde yapılan yorucu sporlar kalbe

v edolaşıma

gereksiz yere yüklenilmesine yol açıyor. Sindi-rim sistemi çalışmaya başlıyor. Güne iyi hazırlanmak için güzel bir kahvaltı şart.

07.45 Melatonin salgılanması duruyor.08.00 Nikotinin sağlığa en çok zarar ver-

diği saat. Sabah içilen sigara damarları her za-mankinden çok daraltıyor

08.30 Bağırsak hareketleri başlıyor.09.00 Bedenin kuvveti artmaya başlıyor.10.00 Yüksek alarm durumu. Enerjimiz

yüksek, verimlik üst düzeyde, beyin yaratıcı vedinamik.

11.00 Beden artık forma girdi. Beynimizhızlı çalışıyor, özellikle hesap işleri zorlanma-dan yapılıyor.

12.00 Öğle zamanı. Artık karnımız acı-kıyor, dikkatimiz azalıyor, midedeki asit

miktarı artıyor. 13.00 Beden formdan düşmeye

başlıyor, verimlilik azalıyor. Sindirimbaşladığı için dolaşımdaki kanın bü-yük bölümü bağırsakların çevresin-de.

13.30 Kan basıncı düşüyor, ken-dimizi bitkin hissediyoruz.

14.30 Çevre koşullarına enyüksek uyum.

15.00 Enerjimiz geri geliyor. Bel-leğimiz tam formunda. Sabahkinden az

olmakla birlikte ikinci verimliliğe yaklaşı-yoruz.

15.30 En hızlı tepki dönemi, refleksleri-miz hızlı.

16.00 Kalp-damar sisteminin verimliliğiçok yüksek, kas gücü dorukta.

17.00 Organların etkinliği üst düzeyde.Kuvvetimiz artıyor. Spor için en iyi saat.

18.30 Kan basıncı en yüksek seviyeye ula-şıyor.

19.00 Beden sıcaklığının en yüksek oldu-ğu saat.

21.00 Melatonin salgılanması başlıyor.22.30 Bağırsak hareketleri yavaşlıyor.23.00 Dinlenme saati. Bedende stres hor-

monu salgılaması duruyor. Sakinleşip gevşiyoruz. Kan basıncı ve beden sıcaklığı dü-şüyor.

Yaşamın Ritmi: Bedenimizin Günlük Mesaisi



ların görülme sıklığında genellikle kışaylarında artış olduğunu gösteriyor. Kı-sacası havalar ve mevsimler ruhsal du-rumumuzu önemli ölçüde etkiliyor. İş-te bu durumun nedeni de yine biyolojiksaatimizdir. Kış depresyonu, öteki adıy-la “mevsimsel duygulanım bozukluğu”,sonbahar ve kış aylarında görülen, aşı-rı uyuma isteği, halsizlik, moral bozuk-luğu ve kilo almaya yol açan iştah artı-şıyla kendini gösterir. Sürekli bir kay-gı, cinsel istekte azalma, umutsuzluk veyaşam enerjisinde önemli bir azalmagörülür. Kişi kendini uyumaya ve ye-meye verir. Bu da kış aylarında kiloalınmasına neden olur. Kış depresyo-nunun yol açtığı yakınmalar, insan iliş-kilerinin bozulmasından, işimizi iyi ya-pamamaya, hatta intihara kadar varanduygu ve davranış bozukluklarına yolaçabilir.

Kış depresyonunun nedeni tam ola-rak bilinmemekle birlikte, melatonindüzeylerindeki artıştan kuşkulanılıyor.Karanlık havalarda, günlerin kısa, ge-celerin uzun olduğu mevsimlerde, me-latonin daha çok salgılanır. Aşırı mela-tonin, melankoliye yol açar. Bedenin bi-yolojik saat kontrol merkezi olan sup-rakiazmatik çekirdek, göz sinirleri yo-luyla sürekli dış ortam hakkında bilgialır. Karanlık olduğunu fark eden mer-kez, pineal beze sinyal göndererek me-latonin üretilmesini emreder. Aydınlık-taysa tam tersine melatonin üretimiazalır. Buna karşılık serotonin adlı birbaşka hormonun üretimi artar. Kısaca-sı beyindeki melatonin düzeyi karan-lıkta artarken aydınlıkta serotonin dü-zeyi artar. Yapılan çalışmalar depres-yon geçirenlerde serotoninin azaldığınıve melatoninin arttığını gösteriyor. Ay-rıca dopamin ve nor epinefrin hormon-larının da depresyon geçirenlerde azal-dığı biliniyor.

Bu hastalığın tedavisinde en sıkkullanılan yöntemlerden biri ışık teda-visidir. Dr. Jean-Etienne Esquirol1845’te, depresyon geçiren hastalarınıkış aylarında sıcak Akdeniz ülkelerinegöndererek tedavi ediyordu. Yine 19.yüzyılda bir gemi kaptanı, gemidekitayfaların moralini yükseltmek ve ener-jilerini artırmak için onlara her güngüçlü bir ışık tutuyordu. Günümüzdede en sık kullanılan yöntemlerden biriolan ışık tedavisinde kişiye oldukçaparlak bir ışık tutulur. Haftanın belirligünlerinde bir program eşliğinde yapı-

lan bu tedavinin nisan ayına kadar sür-mesi önerilir. Tedavinin yarım bırakıl-dığı durumlarda depresyon belirtileriyeniden başlayabilir.

“Eksi iyon tedavisi” de bir başkayöntemdir. Ortamdaki eksi yüklü, yanifazla elektron içeren parçacıkların in-sanlarda huzursuzluktan kaynaklananyakınma durumunu azalttığı düşünü-lüyor. Ortama eksi iyon veren hava te-mizleme aygıtları bu sayede ortamdakiartı yüklü toz parçacılarına bağlanarakonların yere inmelerini sağlıyor. Bu ay-gıtların insan psikolojisi üzerindeki et-kilerini fark eden bilim insanları, nega-tif iyonları kış depresyonunun tedavi-sinde kullanmaya başladı. Çevreye ne-gatif iyon yayan rüzgâr, hareket edensu ve güneş ışınları da depresyon ya-kınmalarını azaltıyor. Kış depresyonu-nun tedavisinde kullanılan bir başkayöntem de yapay olarak şafak ve günbatımı oluşturulması. Bu yöntem yazaylarındaki güneşin doğuşunu ve batı-şını yapay olarak oluşturup kişinin ruh-sal durumunu düzeltmeyi amaçlıyor. İl-ginç bir başka tedavi yöntemi de cildeışık uygulanmasıdır. Yalnızca gözümü-zün değil, insan derisinin de ışığı algı-ladığına ilişkin bulgular var. Bedene ve-rilen kuvvetli ışık sayesinde kış depres-yonu tedavi edilebiliyor. Kış depresyo-nundan korunmak için bazı önlemleralınması gerekir. Olabildiğince güneştekalmak, pencereye yakın aydınlık yer-lerde oturmak, yürüyüş yapmak ve kıştatilini güneşli bir bölgede geçirmek alı-nacak önlemler arasındadır.

Hastalıklar ve Biyolojik Saat

Bedendeki birçok kimyasal olayınbelirli bir saati vardır. Uykumuzun gel-mesi, uyanmamız, karnımızın acıkmasıgibi işlevler büyük ölçüde biyolojik saa-timizin denetimindedir. Yalnızca nor-mal işlevler değil, bedenimizde ortayaçıkan düzensizlikler ya da hastalıklarda belirli bir zaman çizelgesini izler.Yani hastalıkların da bir saati vardır.Grip olduğumuzda geceleri ateşimizindaha çok yükselmesi ve bir yerimizi ya-raladığımızda geceleyin ağrının artma-sı hastalıkların da ritmi olduğunu gös-teren örneklerdir. Yapılan araştırmalar,yaşamı tehdit eden birçok acil duru-mun belirgin saat çizelgelerinin oldu-ğunu gösteriyor. Kandaki ürik asit faz-lalığına bağlı olan gut hastalığı, mideülseri ve safra kesesi ağrıları genellik-le gece oluyor. Akciğer yetmezliği, kalpyetmezliği ve astım atakları da gecele-ri daha kötüleşiyor. Ani bebek ölümü,alerjik nezle ve romatizmalı ağrılarınsıklığı gece boyunca artıyor ve sabahakarşı doruk noktaya ulaşıyor. Migrenağrıları, uyku sırasındaki hızlı göz ha-reketleri tarafından tetikleniyor. Bu ne-denle REM uykusunda ağrılar artıyor.Sabaha karşı, uyandıktan sonra damigren ağrıları çok şiddetli oluyor.Kalp ağrısı, kalp ritmindeki bozulma-lar, kalp krizi ve yüksek tansiyon atak-ları genellikle sabaha karşı görülüyor.Depresyonun belirtileri sabah artıyor.Kas ve eklem ağrıları gün içinde artış



gösterip öğleden sonra dayanılmaz halalıyor. Mide kanaması ya da delinmesien sık öğleden sonraları görülüyor. Ba-zı epilepsi (sara) nöbetleri uykunun be-lirli aşamalarında tetikleniyor. Bu has-talar özellikle uyku–uyanıklık arasın-daki dönemlerde nöbet geçiriyorlar.Hastalıkların tedavisinde, onların izle-diği biyolojik ritimlerin bilinmesi vegöz önünde bulundurulması da çokönemlidir. Kronoterapi adı verilen bi-lim dalı hastalıkların kendine özgü rit-mine göre tedavi şemasını belirler. Ör-neğin, sabaha karşı artan kalp hasta-lıkları için tedavinin bu saatlere odak-lanması, öğleden sonra olan mide ka-namaları için ülser ilaçlarının düzen-lenmesi kronoterapinin temelini oluş-turur.

Uykunun Ritmi

Bedendeki birçok biyolojik olay gi-bi uykunun da belirli bir ritmi var. Bi-yolojik saatin denetiminde olan uykudüzeni kişiye özgü farklar gösterse degenellikle durağan bir düzen içinde iş-ler. Uykuyu düzenleyen bölge de yinesuprakiazmatik çekirdektir. Bu mer-kezden gönderilen sinyaller uykunundüzenlenmesi için çok önemlidir. An-cak bedenin yorgunluk ve uykusuzlukdurumu, kısaca bedensel gereksinimlerde uyku zamanını belirleyen etkenlerinarasındadır. Uykuyu kontrol eden bi-yolojik saat ikiye ayrılır. Her 24 saattebir devreye giren sirkadyan ritim ve da-ha kısa aralıklarla çalışan ultradyan ri-tim. Sirkadyan ritim 24 saatte bir uy-

kumuzun gelmesini ve uyanmamızısağlar. Ultradyan ritimse gece boyuncasüren derin ve hafif uyku düzenini be-lirler. Bir başka deyişle sabaha kadar90-120 dakika arayla birbirini izleyen,REM ve REM-olmayan uykunun ritminide biyolojik saat belirler. Biyolojik saa-tin çalışmasında ve uyku denetimindeışığın da önemi vardır. Göz dibindekihücrelerce algılanan ışık glutamat de-nen bir molekülün salgılanmasına yolaçar. Karanlıktaysa melatonin salgıla-nır, uyku gelir ve bedenin gece ritmibaşlar. Gün içinde bedende biriken ade-nozin adlı molekül de uykuyu başlata-bilir. Kafein, adenozinin bağlandığı al-gılayıcıları kapatarak uykuyu kaçırır.İnterlökin-1 ve prostaglandin D2 ile hi-potalamustan salgılanan GABA mole-külleri de uyku getirir. GABA uyanıklı-ğı sağlayan serotonin ve noradrenalinmoleküllerini baskılar. Asetilkolin adlıbir molekülse REM uykusuna geçişisağlar. Serotonin, noradrenalin ve his-tamin adlı hormonlarsa uyanıklığa yolaçar. Bu hormonların düzeyleri uyku sı-rasında önemli oranda düşer. Uyuduk-tan yaklaşık 90 dakika sonra bu hor-monların düzeylerinde ani bir düşüşolur ve kişi REM uykusuna geçer. Yenibulunan bir hormon olan oreksin deuyanıklığı sağlar. Bu hormonun salgı-lanmasını da biyolojik saat denetler. Uy-kudan uyanmaya geçişi sağlayan buhormon, uyanma sırasındaki kan ba-sıncı ve beden sıcaklık değişimlerini dedüzenler. Uyanıklığa yol açan bir baş-ka molekül de histamindir. Beynin uya-nıklık durumuna geçmesini sağlayanbu molekül, REM uykusu sırasında ol-dukça azalır.

Biyolojik kumanda merkezi, beyin-deki adenozin, asetilkolin, histamin,

Biyolojik saatin insan vücudundaki etkile-rine en çarpıcı örneklerinden birisi kadınlardaher ay görülen âdet kanamaları. Bazen düze-ni bozulsa da, çoğunlukla çalar saat gibi 28günde bir görülen bu olay 8-12 yaşlar arasın-da başlıyor ve yıllar boyunca aynı ritimde de-vam ediyor. Düzenli çalışan bu saat ortalama49 yaşında duruyor ve bu döneme, yani saa-tin durduğu noktaya menopoz deniliyor.

Beyinden salgılanan bazı hormonların et-kisiyle, her ay kadınlarda yumurtlama meyda-na geliyor. Eğer yumurta döllenmezse, bozul-maya uğruyor, östrojen ve progesteron hor-monlarının seviyeleri düşerek rahim iç duva-rının dökülmesine yol açıyor. Kanama şeklin-de görülen bu olaya “menstruasyon” denili-yor ve gebeliğe hazırlanmış olan rahimin, ge-belik olmaması üzerine kendini temizlemesiolarak kabul ediliyor. Ortalama 5 gün sürenkanama süresinden sonra rahim, beyinden sal-gılanan hormonların etkisiyle tekrar gebeliğehazırlanıyor. Beyinde bulunan pitüiter bezdensalgılanan FSH adlı hormon, yumurtaları uya-rarak, yumurta gelişmesine yol açıyor. Yu-murtalar gelişirken östrojen salgılamaya baş-

lıyor. Kadınlık hormonu olarak da bilinen ös-trojen, rahim iç duvarının kalınlaşmasını sağ-lıyor. Bu döngünün ortalarına doğru, pitüiterbezden salgılanan LH adlı hormon yumurtla-maya yol açıyor. Yumurta, tüplere girerek ra-hime doğru ilerliyor. Hamile kalmak için enuygun zaman bu günler oluyor. Olgunlaşan yu-murta, progesteron diye başka bir hormonsalgılıyor. Bu hormon da rahimin olgunlaş-masına yardım ediyor. Böylece rahim, gebeli-ğe hazır hale geliyor. Eğer gebelik olmazsa,bu hormonların seviyesi tekrar düşerek âdetkanamasını başlatıyor.

Son derece düzenli çalışan bu saat, insanneslinin devamı için hayati öneme sahip. Üre-me, biyolojik saatin kontrol ettiği en önemliişlevlerden birisi olarak kabul ediliyor. Bu sa-at, bazı hormonların seviyelerini düzenli ara-lıklarla değiştirirken, vücutta birçok ritmik de-ğişikliğe yol açıyor. Sadece yumurtalıklar verahmi etkilemekle kalmayıp, beden sıcaklığını,hatta kişinin psikolojik durumunu dahi etkili-yor. Yumurtlama zamanında kadının beden sı-caklığı yaklaşık yarım derece artıyor. Saat gi-bi işleyen bu düzenin bozulması da vücut den-gesini olumsuz etkiliyor. Düzenin tekrar gerigelmesi için, yani saatin tekrar kurulabilmesiiçin hormon tedavileri veriliyor. Biyolojik saa-tin belirlediği bir zamandaysa menstuasyondöngüsü bitiyor ve kadının üreme yeteneğikayboluyor. Menopoz denilen bu durumun za-manı, kanda bakılan bazı hormon düzeylerisayesinde belirlenebiliyor. Yapılan yeni çalış-malar sayesinde, FSH, anti-mulleryan hormon(AMH) ve inhibin B adlı hormon düzeylerinikullanarak menopoz zamanını yıllar önce be-lirlemek mümkün. Örneğin, anti-mulleryanhormon düzeyleri, kadınlar menopoza girme-den 5 yıl önce neredeyse ölçülemeyecek dü-zeylere düşüyor.

Kadınlarda Biyolojik Saat

Pitüiter bezin ön tarafından salgılanan hormonlarher ay belirli günlerde tepe seviye yaparak

yumurtlama ve âdet kanamalarına yol açıyor. Sonderece düzenli çalışan bu saat, kadınların 28

günde bir âdet kanaması görmesine yol açıyor.



oreksin, GABA, serotonin ve noradre-nalin gibi moleküllerin ritmik olaraksalgılanmasına ya da baskılanmasınayol açarak uyku-uyanıklık düzenini be-lirler. Bu moleküller, beynin değişikmerkezlerini etkileyerek uyku ve uya-nıklık durumundaki bilinci, kas gergin-liğini, kalp atış hızını ve kan basıncınıayarlar. Ortamın ışık miktarı, bedeninyorgunluğu ve uykusuzluk gibi etken-ler de uyku-uyanıklık üzerinde etkili ol-sa da ritmi belirleyen temel mekanizmabiyolojik saattir.

Hücrenin RitmiBeyinde bulunan suprakiazmatik

çekirdek bedendeki birçok kimyasaltepkimenin zamanını ayarlayan ana ku-manda merkezidir. Ancak, bazı organ-ların hatta hücrelerin bile kendi saatle-ri vardır. Kendi ritmi olan hücrelerinbaşında bazı sinir hücreleri ve kalp ka-sı hücreleri gelir. Bazı sinir hücrelerin-de uyarılar 0,001 ile 10 saniye aralık-

larla ritmik şekilde ortaya çıkar. Hüc-renin uyarılmasına aksiyon potansiyelidenir. Hücrenin içi, dışarıya göre eksielektrikle yüklüdür. Bu denge değişipde hücrenin içi artı değere ulaşınca si-nir uyarısı, yani bir elektriksel sinyaloluşur. Milisaniyeler içinde gerçekleşen

bu olaya neden olan moleküller, artıyüklü sodyum ve potasyum iyonlarıyla,eksi yüklü klor iyonlarıdır. Hücre du-varının bu iyonlara karşı geçirgenliğideğişerek içerideki ve dışarıdaki elek-trik dengesi değişir. Değişen elektrikdengesi de elektrokimyasal bir uyarıoluşmasına yol açar. Bu sinir uyarılarısayesinde beyin, bedenin öteki doku veorganlarını yönetir. Sinir hücrelerininuyarması sonucunda kaslarda kasılmameydana gelir. Bedendeki birçok kasınişlevi beynin istemli denetiminde olsada kalp gibi bazı iç organların kasılma-sı kendi ürettiği elektriksel sinyallerleolur. Kalbin ürettiği sinyaller yardımıy-la kalp kası hücreleri ritmik olarak ka-sılıp gevşer. Kalp, ömrü boyunca orta-lama olarak dakikada 80 kez kasılıpgevşer. Kas hücrelerinin kasılması dahücre içinde yükselen ve düşen kalsi-yum iyonu düzeyine bağlıdır. Sindirimsistemi kasları da kendi uyarılarını ken-dileri oluşturabilir. Bu uyarılar saye-sinde mide ve bağırsak kasları biz far-kında olmadan ritmik olarak kasılıpgevşer. Beynin üst merkezlerinden ba-ğımsız olan ve kendi sinyalini üretebi-len bu organların biyolojik saatin anakumanda merkezi olan suprakiazmatikçekirdekle de bağlantılı olduğu düşü-nülüyor. Uyku sırasında kalp hızının vebağırsak hareketlerinin azalması, busistemlerin, kendi ritmik çalışmalarınaek olarak bedenin 24 saatlik ritmindende etkilendiğini gösteriyor.

Doç . Dr . Ferda Şenel

KaynaklarBuijs RM, van Eden CG, Goncharuk VD, A Kalsbeek A: The biological

clock tunes the organs of the body: timing by hormones and theautonomic nervous system. Journal of Endocrinology (2003)177:17–26

Markov D, Goldman M: Normal Sleep and Circadian Rhythms: Neuro-biologic Mechanisms Underlying Sleep and Wakefulness. Psychi-atric Clinics of North America (2006) 29:841-853

Smolensky MH, Peppas NA: Chronobiology, drug delivery, and chro-notherapeutics. Advanced Drug Delivery Reviews (2007)59:828–851

Challet E: Minireview: Entrainment of the suprachiasmatic clockworkin diurnal and nocturnal mammals. Endocrinology (2007)148:5648-55

Scheving LA: Biological clocks and the digestive system. Gastroente-rology (2000) 119:536-49

de la Iglesia HO, Schwartz WJ: Minireview: timely ovulation: circadianregulation of the female hypothalamo-pituitary-gonadal axis.En-docrinology (2006) 147:1148-53

Le Strat Y, Ramoz N, Gorwood P: Affective disorders and biologicalrhythms Ann Pharm Fr. (2008) 66:169-74

Hastings M, O'Neill JS, Maywood ES: Circadian clocks: regulators ofendocrine and metabolic rhythms. J Endocrinology (2007)195:187-98

Masson-Pévet M: Melatonin in the circadian system. J Soc Biol.(2007) 201:77-83

Kalsbeek A, Palm IF, La Fleur SE, Scheer FA, Perreau-Lenz S, RuiterM, Kreier F, Cailotto C, Buijs RM: SCN outputs and the hypotha-lamic balance of life. J Biol Rhythms. (2006) 21:458-69

Collins B, Blau J: Keeping time without a clock. Neuron. (2006)50:348-50

Zhang J, Dong X, Fujimoto Y, Okamura H: Molecular signals of Mam-malian circadian clock. Kobe J Med Sci. (2004) 50:101-9

“Jet lag”, uçakla yapılan ve beşten çokzaman diliminin geçildiği uzun yolculuklar-dan sonra saat farkından dolayı ortaya çı-kan rahatsızlık olarak tanımlanıyor. Uçakyolculuklarında kısa zamanda uzun mesa-feler kat edilir. Kişinin biyolojik saati, gidi-len ülkenin coğrafi saatine, gece-gündüzfarkına, uyku, yeme ve çalışma saatlerineuyum sağlamada zorlanır. Bu da bedendebazı uyumsuzlukların ortaya çıkmasına yolaçar. Yalnızca çok uzun yolculuklar değil,uzun süre uykusuz kalıp ertesi gün yine yo-ğun tempoda işe başlamak, uzun süre uy-kusuz araba kullanmak gibi etkinlikler dejet lag benzeri şikayetlere neden olabilir.

Jet lag’e yol açan temel unsur, melatoninsalgılama ritminin bozulmasıdır. Biyolojik rit-min düzenlenmesindeki temel hormon olanmelatoninin salgılanması gece-gündüz farkın-dan etkilenir. Normal koşullarda melatoninsalgılanması saat 22:00 dolayında başlar ve08:00 sıralarında durur. Uzun mesafe yolcu-luğu nedeniyle gece-gündüz saatleri değişti-ğinde, bir süre için melatonin salgılanması ye-rel saate ayak uyduramaz. Bunun sonucundabedenin dengesi geçici bir süreyle bozulur. Gi-dilen yerde gece olsa da beyin hâlâ gündüzritmiyle çalışır ve melatonin salgılanması baş-layamaz. Bu nedenle uykumuz gelmez ve her-kes uyurken biz uyanık kalırız. Buna karşılıksabaha karşı melatonin salgılanır ve yavaş ya-vaş uykumuz gelir, beden dinlenmeye hazırla-nır. Gecenin ortasında acıkırız, öğlen saatinde

hiç iştahımız olmaz. Gece kendimizi enerjikhissederken öğleden sonra tümüyle bitkinle-şiriz. Kısacası bedenimiz için her şey tepetak-lak olur.

Jet lag belirtilerinin arasında uykusuz-luk, yorgunluk, iştahsızlık, hazımsızlık, ba-ğırsak bozukluğu, zihinsel ve fiziksel per-formans kaybı, zaman ve uzaklık algısı bo-zukluğu, tepki zamanının uzaması, yargı vebellek kusurları, bulanık görme, bedenselağrılar ve terleme sayılıyor. Jet lag genel-likle geçici bir durum olsa da ilerlemesi ha-linde hem psikolojik hem de fiziksel başkarahatsızlıklara da yol açabiliyor. Bu tür et-kilerden korunmak için pilotlar ve sürekliyolculuk yapmak zorunda kalan kişilere,doktor gözetiminde melatonin takviyesi ya-pılabiliyor. Jet lag’in olumsuz etkilerindenkorunmak için ışık tedavisi de uygulanır.Belirli zaman aralıklarına göre uygulananışık tedavisinin amacı, melatonin salgı rit-mini düzenlemek, yani yeni saat ayarı yap-maktır. Ama jet lag’in olumsuz etkilerindenkurtulmanın en etkili yolu, gittiğiniz ülkedeilk günden itibaren yerel saate göre yaşa-mak, akşam olduğunda uykunuz gelmesede uyumaya çalışmak, sabah erken saatteuyanmak, yemek saatlerini aksatmamaktır.Bu önlemlere karşın jet lag etkileri bir haf-taya kadar sürebilir. Daha uzun süren uyumsorunlarında mutlaka doktora danışmak ge-rekir.

Jet Lag


Documents

Biyolojik Saat - Van Yüzüncü Yıl Universitybiyolojiegitim.yyu.edu.tr/biyoloji/Biyolojiksaat08.pdfyeterince yararlanmak için büyük önem taPır. Ayrıca bu saat, bitkilerin çevre