Artykuł poświęcony jest pracy z rytmami okołodobowymi - endogennymi biologicznymi rytmami o okresie około 24 godzin, charakterystycznymi dla większości organizmów, w tym człowieka. Jest to przegląd najnowszych badań naukowych, a nie zbiór przydatnych wskazówek, chociaż artykuł mówi o potencjalnej zmianie stylu życia. Przegląd ten nie jest wyczerpujący; będziemy go nadal aktualizować w miarę pojawiania się nowych badań naukowych.
Główna rzecz:
→ Konsekwentna i zdrowa praca rytmów okołodobowych może pomóc w poprawie ogólnego stanu zdrowia oraz skutecznej profilaktyce chorób przewlekłych.
→ Nie zapomnij o śnie: dieta, ćwiczenia i inne czynniki wpływają na rytm dobowy.
→ Zbadaj specyfikę pracy rytmów okołodobowych, określ swój „chronotyp”, a następnie zastosuj zdobytą wiedzę do zaleceń metodologicznych wskazanych w badaniach naukowych.
Przed wprowadzeniem jakichkolwiek porad zawartych w tym artykule do codziennej rutyny skonsultuj się z lekarzem.
Przed przeczytaniem artykułu: krótki słownik:
- Cykl dobowy: naturalnie powtarzający się cykl trwający około 24 godzin, niezależnie od długości godzin dziennych; od łacińskiego circa („o”) i diem („dzień”).
- Czujnik rytmu: sygnał otoczenia, taki jak zmiana światła lub temperatury; z niemieckiego zeit („czas”) i geber („dawca”).
- Endogenny: patologiczny proces w organizmie spowodowany czynnikami wewnętrznymi, a nie spowodowany wpływami zewnętrznymi (przyczyna pierwotna).
- Dostosowanie rytmu okołodobowego: występuje, gdy zadania rytmiczne, fizjologiczne lub behawioralne odpowiadają zmianom w środowisku; interakcja rytmów okołodobowych ze środowiskiem.
- Codziennie: codziennie; od łaciny dies (dzień) i diurnus (codziennie).
- Zegar główny: para populacji komórek znajdujących się w podwzgórzu, znana również jako jądro nadskrzyżowaniowe (SCN); Te komórki zawierają geny, które kontrolują rytmy dobowe.
- Gen zmutowany: trwała zmiana w sekwencji DNA; używany przez chronobiologów do rozpoznawania mechanizmu genów zegarowych poprzez identyfikację zmutowanego genu u zwierząt z arytmicznym zespołem okołodobowym.
Wyobraź sobie roślinę próbującą przeprowadzać fotosyntezę w nocy: krótki dramat w ciemności. „Rośliny radzą sobie z życiem i śmiercią” - mówi ponuro Sally Yu, profesor nadzwyczajny biochemii i biologii komórki na University of Texas Health Sciences Center w Houston (UTHealth). „Jeśli nie będą przestrzegać rytmu dobowego, umrą”. Ale dla osoby prognoza nie będzie tak ponura. „Nawet jeśli usuniesz gen zegarowy (ważny gen, który reguluje pracę rytmów okołodobowych), nie umrzesz natychmiast”, mówi Yu. „Ale będziesz cierpieć”. Prawdopodobne problemy? Utrzymujące się problemy psychologiczne i między innymi zwiększone ryzyko chorób przewlekłych. Życie jest trudne, gdy wszystko jest niezsynchronizowane.
Film promocyjny:
Kolega Yu, Jake Chen, adiunkt na tym samym wydziale, mówi inaczej: „Często mówimy, że wszystko musi być wykonane zgodnie z harmonogramem. Ale to przesada. Ale wyrażenie „wszystko ma swój czas” nie jest. A to jest bezpośrednio związane z ludzkim ciałem. W każdej pojedynczej komórce, tkance lub narządzie procesy fizjologiczne zachodzą w określonym czasie. Zegar biologiczny to rodzaj timera - mechanizmu, dzięki któremu możemy upewnić się, że wszystko działa prawidłowo. To jest podstawowa funkcja”.
Chen i Yu badają rytmy okołodobowe - biologiczne rytmy organizmu trwające około 24 godzin, którymi codziennie podążają wszystkie żyjące istoty na naszej planecie. Rytmy okołodobowe lub rytmy okołodobowe są bezpośrednio związane z milionami lat życia na naszej planecie. Jest wypadkową oddziaływania wewnętrznego zegara biologicznego organizmu i środowiska - nie tylko światło słoneczne, ale także wiele innych czynników determinuje zachowanie, reguluje poziom hormonów, sen, temperaturę ciała i metabolizm.
Tak zwany „zegar nadrzędny” lub jądro nadskrzyżowane (SCN) jest zegarem nadrzędnym, który reguluje rytmy dobowe. Są to para populacji komórek wypełnionych genami (w tym Clock, Npas2, Bmal, Per1, Per2, Per3, Cry1 i Cry2) zlokalizowanych w podwzgórzu. Na poziomie molekularnym ślady genów zegarowych znajdują się w nerkach, wątrobie, trzustce i innych narządach. SCN działa jako dyrektor generalny, instruując organizm, aby trzymał się harmonogramu i przetwarzał sygnały środowiskowe. (Aby zobaczyć, jak działa SCN, zobacz interaktywną animację Howard Hughes Medical Institute).
Jak zobaczymy później, zwracanie uwagi na rytmy dobowe poprawia codzienne (fizjologiczne i psychiczne) funkcjonowanie organizmu, a ostatecznie wpływa na stan zdrowia, zarówno w długim, jak i krótkim okresie. Dbanie o rytmy dobowe pozwala im pracować, jednocześnie zachowując to, co Sally Yu nazywa „niezawodnym zegarkiem”.
O ekspertach:
Naukowiec: Zheng "Jake" Chen
Wykształcenie: doktor, Columbia University, Nowy Jork
Stanowisko: adiunkt, Wydział Biochemii i Biologii Komórki, Centrum Nauk o Zdrowiu Uniwersytetu Teksasu w Houston
Ostatnio opublikowany artykuł: Nobiletyna o małej cząsteczce celuje w oscylator molekularny w celu wzmocnienia rytmu dobowego i ochrony przed zespołem metabolicznym.
Obszar badań: Sondy drobnocząsteczkowe dla chronobiologii i medycyny.
Naukowiec: Seung Hee "Sally" Yoo
Wykształcenie: doktor, Koreański Instytut Nauki i Technologii
Stanowisko: profesor nadzwyczajny, Wydział Biochemii i Biologii Komórkowej, Centrum Nauk o Zdrowiu Uniwersytetu Teksańskiego w Houston
Ostatnio opublikowany artykuł: Okres2 3'-UTR i microRNA-24 regulują rytmy dobowe poprzez hamowanie akumulacji białek PERIOD2. Również rozwój i potencjał terapeutyczny drobnocząsteczkowych modulatorów układów okołodobowych.
Obszar badań: Podstawowe mechanizmy komórkowe w rytmach okołodobowych oraz rozszyfrowanie fizjologicznej i patologicznej roli zegara.
HISTORIA: GŁÓWNE ETAPY BIOLOGICZNEGO ROZWOJU RYTMÓW CYRKADOWYCH
Pierwszą rzeczą, jaką należy wiedzieć o badaniu rytmów okołodobowych (robią to chronobiolodzy), jest to, że z rzadkimi wyjątkami wszystkie organizmy podążają za swoim rytmem okołodobowym. Od żonkili po wróble, od zebr po ludzi, praktycznie wszystkie żywe organizmy na planecie podążają za cyklem słonecznym. W 1729 roku francuski naukowiec Jean-Jacques de Meran odnotował pierwsze obserwacje endogennych lub osadzonych dziennych ruchów liści Mimosa pudica. Nawet w całkowitej ciemności roślina kontynuowała swój codzienny rytm. Naukowiec doszedł do wniosku, że roślina opiera się nie tylko na sygnałach zewnętrznych lub czujniku rytmu, ale także na własnym wewnętrznym zegarze biologicznym.
Chronobiologia rozkwitła dwieście lat później, w połowie XX wieku. Wkład wielu naukowców, w szczególności Colina Pittendry'ego, „ojca zegara biologicznego”, zrobił różnicę. Pittendry badał muszki owocowe lub Drosophila i rzucił światło na to, jak rytmy dobowe oddziałują lub synchronizują się z cyklem dnia i nocy. Jurgen Aschoff, przyjaciel Pittendry'ego, również badał interakcję z cyklem dnia i nocy, ale naukowcy doszli do różnych wniosków na temat tego, jak zachodzi interakcja (parametryczna i nieparametryczna, więcej na ten temat można przeczytać tutaj i tutaj). John Woodland Hastings i jego koledzy dokonali fundamentalnych odkryć dotyczących roli światła w pracy rytmów okołodobowych, badając bioluminescencyjne bruzdnice (algi, gatunek planktonu). Botanik Erwin Bannig wniósł również wkład w podstawowe badania nad modelowaniem interakcji.opis zależności między organizmami a cyklami odcięcia.
Kolejny etap odkryć w chronobiologii połączył specyficzne molekularne i genetyczne mechanizmy pracy rytmów okołodobowych. Wynika to z prac Rona Konopki i Seymoura Benzera, którzy na początku lat 70. starali się zidentyfikować określone geny kontrolujące rytm dobowy muszek owocówek. Konopce i Benzerowi przypisuje się odkrycie zmutowanego genu, który nazwali okresem zaburzającym zegar dobowy muszek owocówek. W ten sposób po raz pierwszy odkryto genetyczny wyznacznik rytmów behawioralnych. Jeffrey S. Hall, Michael Rosbash i Michael W. Young z powodzeniem uzupełnili pracę Konopki i Benzera, pokazując działanie genu okresu na poziomie molekularnym. Hall, Rosbash i Young otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny w 2017 roku. Wyizolowali gen okresu, a następnie pokazali, jak działa system zegara dobowego na poziomie molekularnym.
Badając muszki owocówki i myszy w 1994 roku, Joseph Takahashi i jego zespół odkryli geny zegarowe u ssaków i nazwali je zegarami, opisując je jako „ewolucyjnie zachowaną cechę mechanizmu zegara okołodobowego”. Odkrycie genu zegara wraz z pracą Halla, Rosbasha, Younga i naukowca Michael Greenberg, był momentem przełomowym w chronobiologii. W ciągu kilku lat odkryto geny, które zapewniają pracę rytmów dobowych w organizmach niższych.
Nauka stale się rozwija, a wiele badań na muszkach owocowych i myszach wykazało niezwykłą trwałość genów zegarowych w obrębie gatunku, co oznacza, że istnieją podobne geny, które kontrolują rytmy dobowe w bardziej złożonych organizmach, w tym u ludzi.
NAJNOWSZE BADANIA: OKREŚLENIE ROLI RYTMÓW CYRKADOWYCH W ZDROWIE LUDZI I CHOROBACH
Należy zauważyć, że biologia rytmów okołodobowych jest niezwykle złożona - istnieje wiele czasopism naukowych poświęconych tej dziedzinie badań. W rezultacie nasze zrozumienie roli zegara biologicznego w zdrowiu człowieka jest wynikiem zarówno badań epidemiologicznych, jak i badań na zwierzętach. Badania na organizmach niższych pomagają ujawnić działanie mechanizmów molekularnych i genetycznych w działaniu, po czym można zaobserwować, jak np. Zaburzenia snu prowadzą do zwiększonego ryzyka cukrzycy typu 2, otyłości i szeregu chorób układu krążenia.
Rzeczywiście, jednym z najbardziej obiecujących obszarów badań jest sen. Obecnie naukowcy kojarzą brak snu, a następnie zakłócenie rytmu dobowego, z rozwojem otyłości i depresji, a także większości chorób przewlekłych. Badania wykazały, że brak snu może prowadzić do nieoczekiwanych skutków ubocznych, takich jak niezdolność do rozpoznawania twarzy.
Zrozumienie, jak działają rytmy dobowe, również wykracza daleko poza interakcję z cyklem dnia i nocy. „Istnieją sygnały społeczne, sygnały do jedzenia i ćwiczeń - są one bardzo zróżnicowane” - mówi Y. Wschód i zachód słońca nadal mają duży wpływ na rytmy dobowe, ale badane są inne czynniki. Wiele prac wykazało, że dieta jest kluczowym zewnętrznym sygnałem, który oddziałuje z wewnętrznym zegarem, w tym z pracą dr Satchidanandy Pandy mającą na celu ograniczenie czasu odżywiania się (jak czas jedzenia wpływa na zdrowie).
Ogólnie wiadomo, że rytmy okołodobowe odgrywają systemową rolę w organizowaniu pracy wszystkich fizjologicznych aspektów organizmu człowieka, w tym pracy ważnych narządów, metabolizmu, odporności, procesów myślowych itp. Praca dr Yu poszerza pole badawcze - współpracuje ze specjalistą badanie bólu przewlekłego w celu zbadania rytmu bólu u pacjentów. Trwają również prace nad badaniem roli cyklu odcięcia w zaburzeniach pracy rytmów dobowych (wpływ zmiany stref czasowych na wzrost komórek nowotworowych). Badania takie jak te dostarczają nam ważnych nowych spostrzeżeń, które można wykorzystać do zmiany stylu życia - wiedza o tym, o której godzinie jeść i iść spać jest ogólnie ważna dla zdrowia; a przy chorobie zdobytą wiedzę można zastosować do poszukiwania leków regulujących pracę rytmów okołodobowych. Naukowcy wciąż mają wiele do zrobienia w prawie wszystkich dziedzinach związanych ze zdrowiem i chorobami.
NAJWAŻNIEJSZA MYŚL: DLACZEGO WARTO WIEDZIEĆ O RYTMACH KOŁA?
Świadomość tego, jak działają rytmy dobowe, może mieć zarówno krótkoterminowe, jak i długoterminowe skutki zdrowotne. „Zmiany stylu życia to najlepszy prezent, jaki możesz sobie dać” - mówi Chen. „Jeśli będziesz zarządzać swoim stylem życia, technologia i medycyna mogą stać się czynnikami drugorzędnymi w całym Twoim życiu”. Krótkoterminowo, badania na zwierzętach i ludziach pokazują, że styl życia, który wspiera zdrowy rytm dobowy, może wspierać czujność, koordynację ruchową, zdrowie układu krążenia, funkcje odpornościowe, zdrowie jelit, myślenie i sen. Istnieją dowody potwierdzające długoterminowe zmniejszenie ryzyka chorób przewlekłych.
Jaki więc styl życia musisz prowadzić, aby zsynchronizować się z rytmem dobowym? Pierwszą rzeczą do zrobienia jest zwrócenie uwagi na swoje biorytmy. Rytmy okołodobowe, chociaż zbudowane na tej samej podstawie, różnią się w zależności od osoby ze względu na wiek, różnice genetyczne i środowiskowe. Skowronki lepiej lubią poranek. Sowy wolą noc. Aby z powodzeniem zastosować wiedzę z najnowszych badań naukowych, trzeba zwracać uwagę na naturalne skłonności swojego organizmu („chronotyp”). Nie zapominaj też, że nie ma jednego uniwersalnego podejścia.
Drugim jest trzymanie się spójnego, rutynowego harmonogramu każdego dnia, siedem dni w tygodniu. Dr Yu omawia „jet lag” (społeczny jet lag) - kiedy ludzie przerywają swój harmonogram nietypowymi nawykami, takimi jak jedzenie i późniejsze kładzenie się spać, późniejsze budzenie się i ćwiczenia w różne dni tygodnia o różnych porach. Wszystkie te działania mogą mieć takie same negatywne konsekwencje, jak zmiana stref czasowych. Im coraz bardziej konsekwentnie przestrzegasz schematu, tym lepiej twoje ciało pomoże ci w tym.
Po trzecie - wykorzystując wiedzę uzyskaną z badań naukowych - poniżej szczegółowo opisano dane dotyczące odżywiania, snu i ćwiczeń. Wiele zmian stylu życia, które wykazały badania, obejmuje zmiany nawyków żywieniowych - na przykład zjedzenie złego pomysłu przed snem. Jest obarczona negatywnymi konsekwencjami zdrowotnymi. Jedz małe posiłki wcześnie i późno, co jest dość łatwe do spróbowania. To samo dotyczy snu - musisz przestrzegać reżimu i spać co najmniej 7-8 godzin. W najgorszym przypadku poczujesz się wypoczęty, aw najlepszym przypadku poprawisz swoje szanse na zdrowe życie.
Najważniejsze: sen, jedzenie i sport to podstawa zdrowego stylu życia.
SPAĆ
Najważniejszą rzeczą, jaką możesz zrobić, jest utrzymanie stałego harmonogramu snu i czuwania oraz wystarczająca ilość snu - 7-9 godzin snu jest uważane za normalne dla osoby dorosłej. Wyniki badań dotyczące deprywacji snu i zaburzeń snu wskazują, że brak snu i zaburzenia snu negatywnie wpływają na nastrój, koncentrację i są związane z przewlekłą chorobą. Co więcej, niektórzy naukowcy zasugerowali, że niedopasowanie dobowe spowodowane społecznym odrzutem może być powszechne w zachodnim społeczeństwie i przyczyniać się do problemów zdrowotnych.
Więc o której godzinie powinieneś iść do łóżka? Zazwyczaj organizm zaczyna wytwarzać melatoninę o godzinie 21:00. To sygnał - musisz wszystko dokończyć i odpocząć. Wydzielanie melatoniny kończy się około godziny 7:30, aw ciągu dnia melatonina praktycznie nie występuje w organizmie. Dostosowywanie osobistych preferencji w oparciu o naturalne skłonności jest kluczem do uniknięcia zaburzeń snu (takich jak budzenie się podczas snu) i utrzymania optymalnego zdrowia.
I wreszcie światło. Cykl dnia i nocy nie jest jedynym czynnikiem oddziałującym na organizm człowieka, gdyż nieustannie mamy do czynienia ze sztucznym oświetleniem, a mimo to odgrywa pierwszorzędną rolę. Uzyskanie wystarczającej ilości naturalnego światła na początku dnia i unikanie nienaturalnego oświetlenia (takiego jak niebieskie światło z ekranu smartfona) wieczorem pomaga utrzymać zdrowy rytm dobowy.
Kluczowe punkty: Wysypiaj się i utrzymuj stałe godziny snu i czuwania przez siedem dni w tygodniu. Jeśli jesteś pozbawiony snu, natychmiast zacznij przywracać swoją dietę, w przeciwnym razie ryzykujesz narażenie swojego zdrowia na dłuższą metę.
ODŻYWIANIE
Ogólnie rzecz biorąc, badania pokazują, że jedzenie wysokokalorycznych potraw jest najlepsze rano. Postaraj się zjeść wieczorny posiłek przed snem i mieć mniej kalorii. Jeśli uda Ci się skończyć wszystko około 18:00 lub 19:00 i dać swojemu organizmowi 12-14 godzin odpoczynku, zobaczysz krótkoterminowe i długoterminowe korzyści zdrowotne.
Po części faktem jest, że wewnętrzny zegar wątroby nie działa w nocy. Wątroba przestaje wytwarzać enzymy, aby przekształcić kalorie w energię; zamiast tego wytwarza enzymy do magazynowania energii. Jeśli dużo jesz przed snem, twoja wątroba jest zmuszona do pracy w godzinach nadliczbowych i w rezultacie oszczędzasz więcej energii niż wydajesz.
Inną ważną decyzją, jaką możesz podjąć (oprócz zdrowego odżywiania), jest zaplanowanie codziennego posiłku. Chociaż dane są nadal ograniczone, badania na zwierzętach i prace dr Pandy sugerują, że „jedzenie ograniczone w czasie” jest łatwą i potencjalnie korzystną zmianą stylu życia. Optymalne rozwiązanie zależy od Twojego celu. Ale jeśli celem jest poprawa ogólnego stanu zdrowia, najlepiej zacząć od 8-9 godzin. Ale jeśli chodzi o długoterminową zgodność, wskazane może być rozpoczęcie od 10-12 godzin.
Kluczowy punkt: jedz więcej w ciągu dnia, nie przed snem. Aby poprawić swoje zdrowie, zacznij jeść po 10-12 godzinach.
SPORT
Podczas gdy niektóre badania pokazują, że beztlenowy szczyt wydolności osiąga szczyt po południu, wśród ekspertów nie ma zgody co do związku między rytmem dobowym a wysiłkiem fizycznym - z wyjątkiem obecności zegara molekularnego w mięśniach szkieletowych.
I podobnie jak wpływ oświetlenia i pory posiłków, czas ćwiczeń również odgrywa ważną rolę w utrzymaniu zdrowego rytmu dobowego.
Najważniejsze: ćwicz regularnie i zostaw aktywność beztlenową na popołudnie.
WNIOSEK
Badania nad działaniem rytmów dobowych są dość proste. „Twój wewnętrzny zegar został zaprojektowany tak, aby spalał energię w ciągu dnia i przywracał energię w nocy” - mówi Y. Im lepszy czas, tym mniejsze zużycie zegara okołodobowego. Chociaż zegar wewnętrzny jest stabilny, konsekwentne zakłócanie schematu leczenia może prowadzić do długotrwałych problemów zdrowotnych.
Nie skrócisz swojego życia o pięć lat, jedząc późno, ale organizm poświęca kilka godzin, aby chronić zdrowie i minimalizować zakłócenia fizjologiczne. Bądź dla siebie miły i rozważny, a zobaczysz wynik.