Schizophrenia and disruption of circadian rhythms: An overview of genetic, metabolic and clinical signs

Abstract

A molecular clock in the suprachiasmatic nucleus of the anterior hypothalamus, which is entrained by the dark-light cycle and controls the sleep-wake cycle, regulates circadian rhythms. The risk of developing mental disorders, such as schizophrenia, has long been linked to sleep abnormalities. Additionally, a common aspect of mental disorders is sleep disturbance, which has a direct impact on the intensity of the symptoms and the quality of life of the patient. This relationship can be explained by gene alterations such as CLOCK in schizophrenia which are also important components of the physiological circadian rhythm. The function of dopamine and adenosine in circadian rhythm should also be noted, as these hypotheses are considered to be the most popular theories explaining schizophrenia pathogenesis. Therefore, determining the presence of a causal link between the two can be key to identifying new potential targets in schizophrenia therapy, which can open new avenues for clinical research as well as psychiatric care. We review circadian disruption in schizophrenia at the genetic, metabolic, and clinical levels. We summarize data about clock and clock-controlled genes' alterations, neurotransmitter systems' impairments, and association with chronotype in schizophrenia patients. Our findings demonstrate that in schizophrenia either homeostatic or circadian processes of sleep regulation are disturbed. Also, we found an insufficient number of studies aimed at studying the relationship between known biological phenomena of circadian disorders and clinical signs of schizophrenia.

Молекулярний годинник у супрахіазматичному ядрі переднього гіпоталамуса, який залежить від циклу "темрява-світло" і контролює цикл "сон-неспання", регулює циркадні ритми. Ризик розвитку психічних розладів, таких як шизофренія, пов'язаний з порушеннями сну. Крім того, поширеним аспектом психічних розладів є порушення сну, що має безпосередній вплив на інтенсивність симптомів і якість життя пацієнта. Цей взаємозв'язок можна пояснити змінами генів, таких як CLOCK при шизофренії, які також є важливими компонентами фізіологічного циркадного ритму. Слід також відзначити функцію дофаміну та аденозину в циркадному ритмі, оскільки ці гіпотези вважаються найпопулярнішими теоріями, що пояснюють патогенез шизофренії. Тому визначення наявності причинно-наслідкового зв'язку між ними може стати ключем до виявлення нових потенційних мішеней у терапії шизофренії, що може відкрити нові шляхи для клінічних досліджень, а також для психіатричної допомоги. Ми розглядаємо циркадні порушення при шизофренії на генетичному, метаболічному та клінічному рівнях. Ми узагальнюємо дані про зміни генів контрольованих годинником, нейромедіаторних систем та їх зв'язок з хронотипом у хворих на шизофренію. Отримані дані свідчать про те, що при шизофренії порушуються як гомеостатичні, так і циркадні процеси регуляції сну. Також ми виявили недостатню кількість досліджень, спрямованих на вивчення взаємозв'язку між відомими біологічними феноменами циркадних розладів і клінічними ознаками шизофренії.