Članek je posvečen delu cirkadianih ritmov - endogenih bioloških ritmov v obdobju približno 24 ur, značilnih za večino organizmov, vključno s človekom. To je pregled najnovejših znanstvenih raziskav in ne zbirka koristnih nasvetov, čeprav članek govori o potencialni spremembi življenjskega sloga. Ta pregled ni izčrpen, še naprej ga bomo posodabljali, ko se bodo pojavile nove raziskovalne študije.
Glavna stvar:
→ Dosledno in zdravo delo cirkadianih ritmov lahko pomaga izboljšati splošno zdravje kot tudi učinkovito preprečevanje kroničnih bolezni.
→ Ne pozabite na spanec: prehrana, vadba in drugi dejavniki vplivajo na delovanje cirkadianih ritmov.
→ Preučite posebnosti dela cirkadianih ritmov, določite svoj "kronotip", nato uporabite znanje, pridobljeno na metodoloških priporočilih, navedenih v znanstvenih raziskavah.
Preden kateri koli nasvet iz tega članka vključite v svojo dnevno rutino, se posvetujte s svojim zdravnikom.
Pred branjem članka: kratek slovarček:
- Cirkadijan: naravno ponavljajoči se cikel v obdobju približno 24 ur, ne glede na dolžino dnevne svetlobe; iz latinskega circa ("o") in diem ("dan").
- Senzor ritma: okoljski signal, na primer sprememba svetlobe ali temperature; iz nemškega zeit ("čas") in geber ("dajalec").
- Endogeni: patološki proces v telesu zaradi notranjih dejavnikov in ga ne povzročajo zunanji vplivi (vzrok).
- Cirkadiana prilagoditev ritma: pojavi se, kadar ritmične, fiziološke ali vedenjske naloge ustrezajo spremembam v okolju; interakcija cirkadianih ritmov z okoljem.
- Dnevno: vsak dan; iz latinskih dies (dan) in diurnus (dnevno).
- Glavna ura: Par celičnih populacij, ki jih najdemo v hipotalamusu, znan tudi kot suprahijazmatično jedro (SCN); Te celice vsebujejo gene, ki nadzorujejo cirkadiane ritme.
- Mutantni gen: stalna sprememba v zaporedju DNK; ki jih uporabljajo kronobiologi za prepoznavanje mehanizma urnih ur z identifikacijo mutantnega gena pri živalih z aritmičnim cirkadianskim sindromom.
Predstavljajte si rastlino, ki poskuša ponoči fotosintetizirati: kratka drama v temi. "Rastline se ukvarjajo z življenjem in smrtjo," mračno pravi Sally Yu, docentka biokemije in celične biologije na University of Texas Health Science Center v Houstonu (UTHealth). "Če ne bodo spremljali cirkadianih ritmov, bodo umrli." Toda za osebo napoved ne bo tako zelo nejasna. "Tudi če odstranite gen ure (pomemben gen, ki uravnava delo cirkadianih ritmov), ne boste takoj umrli," pravi Yu. "Toda trpeli boste." Verjetno težave? Stalne psihološke težave in med drugim večje tveganje za kronične bolezni. Življenje je težko, ko je vse zunaj sinhronizacije.
Promocijski video:
Yuin kolega Jake Chen, docent na istem oddelku, pravi drugače: "Pogosto rečemo, da je treba vse narediti po načrtu. Toda to je pretiravanje. Toda stavek "vse ima svoj čas" ni. In to je neposredno povezano s človeškim telesom. V vsaki posamezni celici, tkivu ali organu se v določenem času pojavijo fiziološki procesi. Biološka ura je nekakšen timer - mehanizem, s katerim lahko zagotovimo, da vse deluje pravilno. To je temeljna funkcija."
Chen in Yu preučujeta cirkadiane ritme - biološke ritme telesa z obdobjem približno 24 ur, ki jim vsak dan sledijo vsa živa bitja na našem planetu. Cirkadijski ritmi ali cirkadiani ritmi so neposredno povezani z milijoni let razvoja življenja na našem planetu. Je produkt interakcije notranje biološke ure telesa in okolja - ne le sončna svetloba, ampak številni drugi dejavniki določajo vedenje, uravnavanje ravni hormonov, spanja, telesne temperature in presnove.
Tako imenovana "glavna ura" ali suprahijazmatično jedro (SCN) je glavna ura, ki upravlja cirkadiane ritme. So par celičnih populacij, napolnjenih z geni (vključno s Clock, Npas2, Bmal, Per1, Per2, Per3, Cry1 in Cry2), ki se nahajajo v hipotalamusu. Na molekularni ravni se v ledvicah, jetrih, trebušni slinavki in drugih organih nahajajo sledovi gena ur. SCN deluje kot izvršni direktor, ki telesu naroča, naj se drži urnika in obdeluje okoljske signale. (Za hiter pogled na delovanje SCN glejte interaktivno animacijo Medicinskega inštituta Howard Hughes.)
Kot bomo videli pozneje, pozorenje na cirkadiane ritme izboljša dnevno (fiziološko in psihološko) delovanje telesa in navsezadnje vpliva na zdravstveno stanje, tako dolgoročno kot kratkoročno. Skrb za cirkadijske ritme jim pomaga, hkrati pa ohranjajo tisto, kar Sally Yu imenuje "zanesljiva ura."
O strokovnjakih:
znanstvenik: Zheng "Jake" Chen
Izobrazba: doktorat, Univerza Columbia, New York
Delovno mesto: docent, Oddelek za biokemijo in celično biologijo, Zdravstveni center Univerze v Teksasu v Houstonu
Zadnji objavljeni članek: Majhna molekula Nobiletin cilja na molekularni oscilator za izboljšanje cirkadianih ritmov in zaščito pred metaboličnim sindromom.
Področje raziskovanja: Majhne molekularne sonde za kronobiologijo in medicino.
Znanstvenik: Seung Hee "Sally" Yoo
Izobraževanje: doktor znanosti, Korejski inštitut za znanost in tehnologijo
Položaj: izredni profesor, Oddelek za biokemijo in celično biologijo, Zdravstveni center Univerze v Teksasu v Houstonu
Nazadnje objavljen članek: Period2 3'-UTR in microRNA-24 urejata cirkadiane ritme z zatiranjem kopičenja beljakovin PERIOD2, prav tako razvojni in terapevtski potencial majhnih molekulskih modulatorjev cirkadianih sistemov.
Področje raziskovanja: Temeljni celični mehanizmi v cirkadianih ritmih in dešifriranje fizioloških in patoloških vlog ure.
ZGODOVINA: GLAVNE STOPNICE BIOLOŠKEGA RAZVOJA KRKADIJEVIH RITEM
Prva stvar, ki jo moramo vedeti o preučevanju cirkadianih ritmov (to storijo kronobiologi), je, da z redkimi izjemami vsi organizmi sledijo svojim cirkadijanskim ritmom. Od narcis do vrabcev, od zebre do ljudi, skoraj vsi živi organizmi na planetu sledijo sončnemu ciklu. Leta 1729 je francoski znanstvenik Jean-Jacques de Meran zabeležil prvo opazovanje endogenih ali vgrajenih premikov dnevnega lista rastline Mimosa pudica. Tudi v popolni temi je rastlina še naprej sledila svojemu dnevnemu ritmu. Znanstvenik je zaključil, da se rastlina ne zanaša le na zunanje signale ali senzor ritma, temveč tudi na lastno notranjo biološko uro.
Kronobiologija je cvetela dvesto let pozneje, sredi 20. stoletja. Prispevek številnih znanstvenikov, zlasti Colina Pittendryja, "očeta biološke ure", je naredil pomen. Pittendry je proučeval sadne muhe ali drosofilo in osvetljeval, kako cirkadijski ritmi medsebojno vplivajo ali se sinhronizirajo s ciklom dneva in noči. Jurgen Aschoff, Pittendryjev prijatelj, je študiral tudi interakcijo s ciklom dneva in noči, vendar so znanstveniki prišli do različnih zaključkov, kako interakcija poteka (parametrična in neparametrična, več o njej lahko preberete tukaj in tukaj). John Woodland Hastings in njegovi sodelavci so opravili temeljna odkritja o vlogi svetlobe pri delu cirkadianih ritmov s preučevanjem bioluminescentnih dinoflagelatov (alge, vrsta planktona). Botanik Erwin Bannig je prispeval tudi k temeljnim raziskavam modeliranja interakcij.opisuje razmerje med organizmi in izločitvenimi cikli.
Naslednja stopnja odkritij v kronobiologiji je povezala posebne molekularne in genetske mehanizme dela cirkadianih ritmov. To izhaja iz dela Rona Konopke in Seymourja Benzerja, ki sta si v zgodnjih sedemdesetih letih prizadevala identificirati specifične gene, ki nadzorujejo cirkadiane ritme sadnih muh. Konopka in Benzer sta zaslužna za odkritje mutiranega gena, ki so ga poimenovali obdobje, ki poruši cirkadijsko uro sadnih muh. Tako so najprej odkrili genetsko določitev vedenjskih ritmov. Jeffrey S. Hall, Michael Rosbash in Michael W. Young so uspešno dopolnili delo Konopka in Benzerja, tako da so prikazali delo gena iz obdobja na molekularni ravni. Hall, Rosbash in Young so leta 2017 prejeli Nobelovo nagrado za fiziologijo ali medicino. Izolirali so gen za obdobje in nato pokazali, kako sistem dnevnih ur deluje na molekularni ravni.
Med izvajanjem raziskav na sadnih muhah in miših leta 1994 je Joseph Takahashi in njegova ekipa pri sesalcih odkrili gene ur in jih imenovali ure, ki so jih opisali kot "evolucijsko ohranjeno značilnost mehanizma cirkadianske ure." Odkritje gena ure, skupaj z delom Hall, Rosbash, Young in znanstvenika Michael Greenberg, je bil prelomni trenutek v kronobiologiji. V nekaj letih so odkrili gene, ki zagotavljajo delovanje cirkadianih ritmov v nižjih organizmih.
Znanost nenehno napreduje in številne študije na sadnih muhah in miših so pokazale izjemno obstojnost genov ur, ki vsebujejo vrste, kar pomeni, da obstajajo podobni geni, ki nadzorujejo cirkadiani ritem v bolj zapletenih organizmih, vključno s človekom.
POSLEDNJE RAZISKOVANJE: DOLOČANJE VLOGE CIRKADIJEVIH RITMOV V ZDRAVSTVU ČLOVEKA IN BOLEZNI
Pomembno je omeniti, da je biologija cirkadianih ritmov neverjetno zapletena - na tem področju raziskav je posvečenih veliko znanstvenih revij. Posledično je naše razumevanje vloge biološke ure v zdravju ljudi rezultat epidemioloških študij in študij na živalih. Študije na nižjih organizmih pomagajo razkriti delovanje molekularnih in genetskih mehanizmov v akciji, po katerih je mogoče razbrati, kako na primer motnja spanja vodi v povečano tveganje za diabetes tipa 2, debelost in številne srčno-žilne bolezni.
Eno najbolj obetavnih področij raziskav je dejansko spanje. Znanstveniki danes pomanjkanje spanja in kasnejše motnje cirkadianih ritmov povezujejo z razvojem debelosti in depresije, pa tudi z večino kroničnih bolezni. Raziskave so pokazale, da pomanjkanje spanja lahko privede do nepričakovanih stranskih učinkov, kot je nezmožnost prepoznavanja obrazov.
Razumevanje, kako delujejo cirkadijski ritmi, je preseglo tudi interakcijo s ciklom dneva in noči. "Obstajajo družbeni signali, signali, ki jih jemo in telovadimo - zelo so raznoliki," pravi Y. Sončni vzhod in sončni zahod še vedno močno vplivata na cirkadiane ritme, vendar se preiskujejo drugi dejavniki. Veliko dela je pokazalo, da je prehrana ključni zunanji signal, ki vpliva na notranjo uro, vključno z delom dr. Satchidananda Pande, da omeji prehranjevanje s časom (kako čas prehranjevanja vpliva na zdravje).
Na splošno je zdaj jasno, da imajo cirkadijski ritmi sistemsko vlogo pri organizaciji dela vseh fizioloških vidikov človeškega telesa, vključno z delom vitalnih organov, metabolizma, imunosti, miselnih procesov itd. Delo doktorja Yu širi področje raziskovanja - sodeluje s strokovnjakom kronična študija bolečine za preučevanje bolečinskih ritmov pri bolnikih. Prav tako potekajo preučevanje vloge izklopnega cikla pri motnjah v delovanju cirkadianih ritmov (vpliv spreminjanja časovnih pasov na rast rakavih celic). Raziskave, kot je ta, nam nudijo pomembna nova spoznanja, ki jih lahko uporabimo za spremembo življenjskega sloga - vedeti, kdaj jesti in iti spat na splošno, je pomembno za zdravje; z boleznijo pa lahko pridobljeno znanje uporabimo za iskanje zdravil, ki uravnavajo delo cirkadianih ritmov. Znanstveniki imajo še vedno veliko raziskav na skoraj vseh področjih, povezanih z zdravjem in boleznimi.
KLJUČNA Misao: ZAKAJ JE POMEMBNO ZNATI O CIRKADNIH RITEM?
Zavedanje o delovanju cirkadianih ritmov ima lahko kratkoročne in dolgoročne učinke na zdravje. "Spremembe življenjskega sloga so najboljše darilo, ki ga lahko podarite sami," pravi Chen. "Če upravljate svoj življenjski slog, lahko tehnologija in medicina postaneta sekundarni dejavnik skozi celo življenje." Kratkoročno študije na živalih in ljudeh kažejo, da življenjski slog, ki podpira zdrave cirkadiane, lahko podpira budnost, motorično koordinacijo, zdravje srca in ožilja, imunsko delovanje, zdravje črevesja, misel in spanec. Obstajajo dokazi, ki podpirajo dolgoročno zmanjšanje tveganja za kronične bolezni.
Kakšen življenjski slog torej vodite, da se lahko sinhronizirate s svojimi cirkadiani ritmi? Prvo, kar morate storiti, je, da bodite pozorni na svoje bioritme. Cirkadijski ritmi, čeprav zgrajeni na isti osnovi, se razlikujejo od osebe do osebe zaradi starostnih, genetskih in okoljskih razlik. Čolni imajo boljše jutro. Sove raje noč. Če želite uspešno uporabiti znanje najnovejših znanstvenih raziskav, morate biti pozorni na naravne težnje telesa ("kronotip"). Ne pozabite tudi, da ne obstaja pristop, ki ustreza vsem.
Drugo je, da se držimo doslednega, rutinskega urnika vsak dan, sedem dni v tednu. Dr. Yu razpravlja o "jet lag" (social jet lag) - ko ljudje svoj urnik kršijo z netipičnimi navadami, kot so prehranjevanje in odhod v posteljo pozneje, zbujanje pozneje in vadba v različnih dneh v tednu ob različnih obdobjih. Vsa ta dejanja lahko privedejo do enakih negativnih posledic kot spreminjanje časovnih pasov. Bolj kot dosledno sledite režimu, bolje vam bo vaše telo pomagalo pri tem.
Tretjič - uporaba znanja, pridobljenega iz znanstvenih raziskav - spodaj so podrobno opisani podatki o prehrani, spanju in telesni aktivnosti. Številne spremembe življenjskega sloga, ki so jih pokazale raziskave, vključujejo spremembe prehranjevalnih navad - na primer slabo uživanje pred spanjem. To je prepredeno z negativnimi posledicami za zdravje. Zgodaj in pozno pojejte majhne obroke, kar je dovolj enostavno poskusiti. Enako velja za spanje - upoštevati morate režim in spati vsaj 7-8 ur. V najslabšem primeru se boste počutili spočiti in v najboljšem primeru izboljšali svoje možnosti za zdravo življenje.
Glavna stvar: spanec, hrana in šport so osnova zdravega načina življenja.
SLEEP
Najpomembnejše, kar lahko storite, je vzdrževanje doslednega urnika spanja in prebujanja in dovolj spanja - 7-9 ur spanja za odrasle velja za normalno. Raziskovalne študije o pomanjkanju spanja in motnjah spanja kažejo, da pomanjkanje in motnje spanja negativno vplivajo na razpoloženje, koncentracijo in so povezane s kroničnimi boleznimi. Poleg tega nekateri znanstveniki menijo, da je cirkadijska neusklajenost, ki jo povzroča družbena jetlag, lahko razširjena v zahodni družbi in prispeva k zdravstvenim težavam.
Torej, kdaj bi moral iti v posteljo? Običajno telo začne proizvajati melatonin ob 21. uri. To je signal - vse morate končati in počivati. Izločanje melatonina se konča okoli 7.30 zjutraj, podnevi pa melatonin praktično ni v telesu. Prilagajanje osebnih preferenc na podlagi vaših naravnih nagnjenj je ključnega pomena za preprečevanje motenj spanja (kot je prebujanje med spanjem) in ohranjanje optimalnega zdravja.
In končno svetloba. Ciklus dneva in noči ni edini dejavnik, ki vpliva na človeško telo, saj se nenehno srečujemo z umetno razsvetljavo, pa vendar igra glavno vlogo. Pridobitev dovolj naravne svetlobe na začetku dneva in izogibanje nenaravni osvetlitvi (na primer modra svetloba z zaslona pametnega telefona) ob večerih pomaga ohranjati zdrave cirkadijske ritme.
Ključne točke: Osvojite dovolj časa in ohranjajte ure spanja in budnosti sedem dni v tednu. Če ste prikrajšani za spanec, nemudoma začnite obnavljati svoj režim, sicer dolgoročno tvegate svoje zdravje.
PREHRANA
Raziskave na splošno kažejo, da je uživanje visokokalorične hrane najbolje zjutraj. Poskusite si privoščiti večerni obrok veliko pred spanjem in manj kalorij. Če lahko vse končate okoli 18:00 ali 19:00 in svojemu telesu zagotovite 12-14 ur počitka, boste videli kratkoročne in dolgoročne zdravstvene koristi.
Deloma je dejstvo, da notranja ura vaših jeter ne deluje ponoči. Jetra nehajo proizvajati encimov za pretvorbo kalorij v energijo; namesto tega proizvaja encime za shranjevanje energije. Če pred spanjem veliko jeste, so vaša jetra prisiljena delati nadure in na koncu prihranite več energije kot porabite.
Druga pomembna odločitev, ki jo lahko sprejmete (poleg tega, da jeste zdravo), je določanje dnevnega obroka. Medtem ko so podatki še vedno omejeni, študije na živalih in delo dr. Pande kažejo, da je "časovno omejeno prehranjevanje" enostavno in potencialno koristno spremembo življenjskega sloga. Optimalna rešitev je odvisna od vašega cilja. Če pa je cilj izboljšati vaše splošno zdravje, je najbolje, da začnete ob 8-9 urah. Glede dolgoročne skladnosti pa je morda priporočljivo začeti ob 10-12 urah.
Ključna točka: Pojejte več čez dan, ne pred spanjem. Če želite izboljšati zdravje, začnite jesti od 10 do 12 ur.
ŠPORT
Medtem ko nekatere raziskave kažejo, da anaerobna uspešnost doseže vrhunec popoldne, med strokovnjaki ni soglasja o povezavi med cirkadijskimi ritmi in vadbo - razen glede prisotnosti molekularne ure v skeletnih mišicah.
Tako kot učinki razsvetljave in obrokov ima tudi čas vadbe pomembno vlogo pri ohranjanju zdravih cirkadianih ritmov.
Glavna stvar: redno telovadite, anaerobno aktivnost pa pustite za popoldne.
ZAKLJUČEK
Raziskovanje delovanja cirkadianih ritmov je precej enostavno. "Vaša notranja ura je zasnovana tako, da podnevi gori energija in obnavlja energijo ponoči," pravi Y. Boljši kot je čas, manj je obrabe na cirkadijski uri. Čeprav je notranja ura stabilna, lahko stalna motnja v režimu privede do dolgoročnih zdravstvenih težav.
Z poznim uživanjem hrane ne boste skrajšali za pet let, vendar je telo namenjenih ur za zaščito zdravja in zmanjšanje motenj na fiziologiji. Bodite prijazni in obzirni do sebe in videli boste rezultat.