Feeding - non-photic signal synchronizing the biological clock

Wszystkie żywe organizmy wykształciły własny wewnętrzny zegar biologiczny zbudowany według hierarchicznego porządku. Struktura ta jest przystosowaniem organizmu do warunków środowiska zewnętrznego, zmieniających się według cyklu światło/ciemność. Głównym oscylatorem, będącym na szczycie tej hierarchii są jądra nadskrzyżowaniowe podwzgórza (SCN). Regulują one pracę pozostałych tzw. zegarów peryferycznych. Działanie zegara biologicznego zależy od wielu czynników zewnętrznych. Najważniejszym synchronizatorem tego systemu jest światło, jednak synchronizatory niefotyczne: jedzenie, aktywność fizyczna i społeczna są także bardzo istotne. Wiadomo, że czynniki niefotyczne wpływają głównie na zegary peryferyczne, natomiast słabiej na oscylator centralny. Silnym synchronizatorem niefotycznym jest żywienie, istotne są zarówno częstość przyjmowania posiłków, jak też energetyczna i odżywcza wartość jedzenia. Zmiana sygnałów pochodzących od tych czynników zaburza rytmiczną pracę zegara biologicznego. Strukturą odpowiedzialną za odbieranie takich sygnałów prawdopodobnie są grzbietowo- przyśrodkowe jądra podwzgórza. Uważa się, że struktura ta potrafi generować rytmy wolnobiegnące, utrzymują się one nawet po zatrzymaniu działania czynnika żywieniowego, który je warunkuje.

All organisms have evolved internal circadian system, which is built according to some hierarchical system of oscillators to adapt to the period of external environment (day and night cycles). The master pacemaker of this mammalian clock is located in the suprachiasmatic nucleus (SCN) of the hypothalamus and it is called central circadian clock. This pacemaker is driving a lot of peripheral clocks. Acting of all this system depends on a lot of environmental cues, called 'zeitbegers'. There are many evidences that the most important is light, but it doesn't mean we can discount other external synchronizers like feeding, physical and social activities. Currently, it isn't known how exactly mechanisms of synchronizing mammalian circadian system by non-photic cues act but we know that light influences directly on the master oscillator and non-photic cues synchronize master and also peripheral clocks. In this review is shown that the frequency of food intake, the nature of nutrients are very important for acting of circadian system. That’s why disturbance of these cues changes daily behavioral and physiological rhythms. The structure responsible for receiving feeding-related cues is probably dorsomedial hypothalamus. It is called food-entrained oscillator (FEO) and cause expressing food anticipatory activity (FAA). Fact that FAA exists in the absence of food suggests that FEO can generate free running rhythm.