Статията е посветена на работата на циркадните ритми - ендогенни биологични ритми с период от около 24 часа, характерен за повечето организми, включително и за хората. Това е преглед на най-новите научни изследвания, а не колекция от полезни съвети, въпреки че статията говори за потенциална промяна в начина на живот. Този преглед не е изчерпателен; ще продължим да го актуализираме, когато се появят нови изследвания.
Основното нещо:
→ Последователната и здравословна работа на циркадните ритми може да помогне за подобряване на цялостното здраве, както и за ефективна превенция на хроничните заболявания.
→ Не забравяйте за съня: диета, упражнения и други фактори влияят върху това как работят циркадните ритми.
→ Проучете особеностите на работата на циркадните ритми, определете своя „хронотип“, след това приложете получените знания към методологичните препоръки, посочени в научните изследвания.
Преди да включите някой от съветите в тази статия в ежедневието си, консултирайте се с вашия медицински специалист.
Преди да прочетете статията: кратък речник:
- Circadian: естествено повтарящ се цикъл с период от около 24 часа, независимо от продължителността на дневната светлина; от латинския circa ("o") и diem ("ден").
- Датчик за ритъм: сигнал за околната среда, като промяна в светлината или температурата; от немския zeit („време“) и geber („даряващ“).
- Ендогенен: патологичен процес в организма поради вътрешни фактори, а не причинен от външни влияния (първопричина).
- Циркадна корекция на ритъма: възниква, когато ритмичните, физиологичните или поведенческите задачи съответстват на промените в средата; взаимодействие на циркадните ритми със средата.
- Ежедневно: всеки ден; от латински dies (ден) и diurnus (ежедневно).
- Главен часовник: Двойка клетъчни популации, открити в хипоталамуса, известен още като супрахиазматично ядро (SCN); Тези клетки съдържат гени, които контролират циркадните ритми.
- Мутант ген: постоянна промяна в последователността на ДНК; използван от хронобиолозите за разпознаване на механизма на гените на часовника чрез идентифициране на мутантния ген при животни с аритмичен циркаден синдром.
Представете си растение, което се опитва да фотосинтезира през нощта: кратка драма в тъмното. „Растенията се занимават с живот и смърт“, мрачно казва Сали Ю, асистент по биохимия и клетъчна биология в Университета на Тексаския здравен център в Хюстън (UTHealth). "Ако не следват циркадните ритми, те ще умрат." Но за човек прогнозата няма да е толкова мрачна. "Дори да премахнете гена на часовника (важен ген, който регулира работата на циркадните ритми), няма да умрете веднага", казва Ю. "Но вие ще страдате." Вероятно проблеми? Постоянните психологически проблеми и, наред с други неща, повишен риск от хронични заболявания. Животът е труден, когато всичко е извън синхрон.
Промоционално видео:
Колегата на Юй Джейк Чен, доцент в същата катедра, казва различно: „Често казваме, че всичко трябва да се прави по график. Но това е преувеличение. Но фразата "всичко има своето време" не е така. И това е пряко свързано с човешкото тяло. Във всяка отделна клетка, тъкан или орган физиологичните процеси протичат в определено време. Биологичният часовник е един вид таймер - механизъм, чрез който можем да се уверим, че всичко работи правилно. Това е основна функция."
Чен и Ю изучават циркадните ритми - биологичните ритми на тялото с период от около 24 часа, които се следват всеки ден от всички живи същества на нашата планета. Циркадните ритми или циркадните ритми са пряко свързани с милионите години на развитие на живота на нашата планета. Той е продукт на взаимодействието на вътрешния биологичен часовник на тялото и околната среда - не само слънчевата светлина, но и много други фактори определят поведението, регулират нивата на хормоните, съня, телесната температура и метаболизма.
Така нареченият "главен часовник" или супрахиазматично ядро (SCN) е главният часовник, който управлява циркадните ритми. Те представляват двойка клетъчни популации, пълни с гени (включително Clock, Npas2, Bmal, Per1, Per2, Per3, Cry1 и Cry2), разположени в хипоталамуса. На молекулно ниво следи от часовник гени се намират в бъбреците, черния дроб, панкреаса и други органи. SCN действа като изпълнителен директор, инструктиращ тялото да се придържа към графика и да обработва сигнали за околната среда. (За бърз поглед как работи SCN, вижте интерактивната анимация на Медицинския институт Хауърд Хюз.)
Както ще видим по-късно, обръщането на внимание на циркадните ритми подобрява ежедневното (физиологично и психологическо) функциониране на тялото и в крайна сметка влияе върху здравословното състояние, както в дългосрочен, така и в краткосрочен план. Грижата за циркадните ритми ги кара да работят, докато поддържат това, което Сали Ю нарича "надежден часовник".
За експертите:
Учен: Дженг "Джейк" Чен
Образование: доктор на науките, Колумбийския университет, Ню Йорк
Длъжност: асистент, катедра по биохимия и клетъчна биология, Университета на Тексаския здравен научен център в Хюстън
Последна публикувана статия: Малката молекула Nobiletin е насочена към молекулния осцилатор за засилване на циркадните ритми и защита срещу метаболитен синдром.
Област на изследване: Малки молекулни сонди за хронобиология и медицина.
Учен: Seung Hee "Sally" Yoo
Образование: доктор, Корейски институт за наука и технологии
Позиция: доцент, катедра по биохимия и клетъчна биология, Университета на Тексас, здравен център в Хюстън
Последна публикувана статия: Period2 3'-UTR и microRNA-24 регулират циркадните ритми чрез потискане на натрупването на протеини PERIOD2. Също така развитие и терапевтичен потенциал на модулатори на малки молекули на циркадните системи.
Област на изследване: Основни клетъчни механизми в циркадни ритми и дешифриране на физиологични и патологични роли на часовника.
ИСТОРИЯ: ОСНОВНИ ЕТАПИ НА БИОЛОГИЧНО РАЗВИТИЕ НА ЦИРКАДИЙНИ РИТМИ
Първото нещо, което трябва да знаете за изследването на циркадните ритми (хронобиолозите правят това) е, че с редки изключения всички организми следват своите циркадни ритми. От нарциси до врабчета, от зебри до хора, почти всички живи организми на планетата следват слънчевия цикъл. През 1729 г. френският учен Жан-Жак де Меран записва първото наблюдение на ендогенни или вградени дневни движения на листата на растението Mimosa pudica. Дори в пълен мрак растението продължи да следва ежедневния си ритъм. Ученият заключи, че растението разчита не само на външни сигнали или ритъм сензор, но и на собствения си вътрешен биологичен часовник.
Хронобиологията процъфтява двеста години по-късно, в средата на 20 век. Приносът на редица учени, по-специално Колин Питендри, „бащата на биологичния часовник“, направи промяна. Pittendry изучава плодови мухи или Drosophila и хвърля светлина върху това как циркадните ритми взаимодействат или синхронизират с цикъла на деня и нощта. Юрген Ашоф, приятел на Питендри, също изучава взаимодействието с цикъла на деня и нощта, но учените стигнаха до различни изводи за това как протича взаимодействието (параметрично и непараметрично, можете да прочетете повече за него тук и тук). Джон Уудланд Хастингс и неговите колеги направиха фундаментални открития за ролята на светлината в работата на циркадните ритми, изучавайки биолюминесцентни динофлагелати (водорасли, вид планктон). Ботаникът Ервин Баниг също допринесе за основни изследвания на моделирането на взаимодействията.описваща връзката между организмите и циклите на прекъсване.
Следващият етап на откритията в хронобиологията свърза специфичните молекулярни и генетични механизми на работата на циркадните ритми. Това следва от работата на Рон Конопка и Сиймур Бензер, които в началото на 70-те се стремят да идентифицират специфични гени, които контролират циркадните ритми на плодовите мухи. Конопка и Бензер са кредитирани за откриването на мутирал ген, който нарекоха период, който нарушава циркадния часовник на плодови мухи. Ето как за пръв път е открита генетичната детерминанта на поведенческите ритми. Джефри С. Хол, Майкъл Росбаш и Майкъл У. Йънг успешно допълват работата на Конопка и Бензер, като показват работата на гена от периода на молекулярно ниво. Хол, Росбаш и Йънг получиха Нобеловата награда за физиология или медицина през 2017 г. Те изолираха гена на периода и след това показаха как функционира дневната система на часовника на молекулярно ниво.
По време на провеждането на изследвания върху плодови мухи и мишки през 1994 г. Джоузеф Такахаши и неговият екип откриха часовникови гени в бозайниците и ги нарекоха часовници, описвайки ги като „еволюционно запазена характеристика на циркадния часовник механизъм.” Откриването на гена на часовника, заедно с работата на Хол, Росбаш, Йънг и учения Майкъл Грийнбърг, беше преломен момент в хронобиологията. В рамките на няколко години бяха открити гени, които осигуряват работата на циркадните ритми в нисшите организми.
Науката напредва непрекъснато и много проучвания върху плодови мухи и мишки са показали забележителната устойчивост на гените на часовника в рамките на видовете, което означава, че има подобни гени, които контролират циркадните ритми в по-сложни организми, включително и хора.
НАЙ-НОВОТО ИЗСЛЕДВАНЕ: ОПРЕДЕЛЯНЕ НА РОЛЯТА НА ЦИРКАДИЙНИТЕ РИТМИ В ЗДРАВЕТО И БОЛЕСТИТЕ НА ЧОВЕКА
Важно е да се отбележи, че биологията на циркадните ритми е невероятно сложна - има много научни списания, посветени на тази област на изследване. В резултат на това нашето разбиране за ролята на биологичния часовник в човешкото здраве е резултат от епидемиологични проучвания, както и проучвания върху животни. Проучванията на по-ниски организми помагат да се разкрие работата на молекулярните и генетичните механизми в действие, след което може да се види как например нарушаването на съня води до повишен риск от диабет тип 2, затлъстяване и редица сърдечно-съдови заболявания.
Всъщност една от най-обещаващите области на изследване е сънят. Днес учените свързват липсата на сън и последващото нарушаване на циркадните ритми с развитието на затлъстяване и депресия, както и повечето хронични заболявания. Изследванията показват, че липсата на сън може да доведе до неочаквани странични ефекти, като невъзможност за разпознаване на лица.
Разбирането как циркадните ритми действат също е далеч отвъд взаимодействието с цикъла на ден и нощ. "Има социални сигнали, сигнали за хранене и упражнения - те са много разнообразни", казва Й. Изгревът и залезът все още оказват голямо влияние върху циркадните ритми, но се изследват и други фактори. Голяма част от работата показа, че диетата е ключов външен сигнал, който взаимодейства с вътрешния часовник, включително работата на д-р Satchidananda Panda върху диетичните ограничения, базирани на времето (как времето на хранене влияе на здравето).
Като цяло вече е ясно, че циркадните ритми играят системна роля за организиране на работата на всички физиологични аспекти на човешкото тяло, включително работата на жизненоважни органи, метаболизъм, имунитет, мисловни процеси и др. Работата на д-р Ю разширява полето на изследване - тя си сътрудничи със специалист хронично изследване на болката за изследване на болковите ритми при пациенти. Също така се работи за проучване ролята на цикъла на прекъсване при нарушения в работата на циркадните ритми (ефектът от промяната на часовите зони върху растежа на раковите клетки). Изследвания като това ни предоставят важни нови прозрения, които могат да се използват за промяна на начина на живот - знаейки какво време за ядене и лягане като цяло е важно за здравето; и с болест, получените знания могат да бъдат използвани за намиране на лекарства, които регулират работата на циркадните ритми. Учените все още предстоят много изследвания в почти всички области, свързани със здравето и болестите.
КЛЮЧОВА МИСЛО: ЗАЩО Е ВАЖНО ДА ЗНАЕТЕ ЗА ЦИРКАТА РИТМА?
Осъзнаването как работят циркадните ритми може да има както краткосрочни, така и дългосрочни ефекти върху здравето. „Промените в начина на живот са най-добрият подарък, който можете да си подарите“, казва Чен. „Ако управлявате начина си на живот, технологиите и медицината могат да станат вторични фактори през целия ви живот.“В краткосрочен план изследванията върху животни и хора показват, че начинът на живот, който поддържа здравословните циркадни ритми, може да подкрепи бдителност, двигателна координация, сърдечно-съдово здраве, имунна функция, здраве на червата, мисъл и сън. Има данни в подкрепа на дългосрочното намаляване на риска от хронично заболяване.
И така, какъв начин на живот трябва да водите, за да се синхронизирате с циркадните си ритми? Първото нещо, което трябва да направите, е да обърнете внимание на биоритмите си. Циркадните ритми, макар и изградени на една и съща основа, варират от човек на човек поради възрастовите, генетичните и екологичните различия. Чучулигите харесват утрото по-добре. Бухалите предпочитат нощта. Трябва да обърнете внимание на естествените тенденции на вашето тяло („хронотип“), за да можете успешно да прилагате знанията от най-новите научни изследвания. Също така, не забравяйте, че няма подход, който отговаря на един размер.
Второто е да се придържате към последователен, рутинен график всеки ден, седем дни в седмицата. Д-р Ю обсъжда „джет лаг“(social jet lag) - когато хората нарушават графика си с нетипични навици, като например хранене и лягане по-късно, събуждане по-късно и упражнения в различни дни от седмицата в различно време. Всички тези действия могат да доведат до същите негативни последици като промяна на часовите зони. Колкото повече и по-последователно следвате режима, толкова по-добре тялото ви ще ви помогне в това.
Трето - прилагане на знанията, получени от научните изследвания - данните за храненето, съня и упражненията са подробно описани по-долу. Много от промените в начина на живот, които изследванията показват, включват промени в хранителните навици - като ядене на лоша идея преди лягане. Това е изпълнено с негативни последици за здравето. Яжте малки хранения рано и късно през деня, което е достатъчно лесно да се опита. Същото важи и за съня - трябва да спазвате режима и да спите поне 7-8 часа. В най-лошия случай ще се почувствате отпочинали и в най-добрия случай ще подобрите перспективите си за здравословен живот.
Основното: сън, храна и спорт са основата на здравословния начин на живот.
SLEEP
Най-важното, което можете да направите, е да поддържате последователен график за сън и събуждане и да заспите достатъчно - 7-9 часа сън се считат за нормални за възрастен. Констатациите на изследванията за лишаване от сън и нарушения на съня показват, че лишаването от сън и нарушенията на съня влияят негативно на настроението, концентрацията и са свързани с хронични заболявания. Освен това някои учени предполагат, че циркадното несъответствие, причинено от социалната джетлаг, може да бъде широко разпространено в западното общество и да допринесе за здравословни проблеми.
И така, колко време трябва да си лягате? Обикновено тялото започва да произвежда мелатонин в 21:00 ч. Това е сигнал - трябва да свършите всичко и да отидете на почивка. Секрецията на мелатонин приключва около 7:30 сутринта, а през деня мелатонинът практически не присъства в организма. Настройката на личните предпочитания въз основа на вашите естествени наклонности е от ключово значение за избягване на нарушения на съня (като събуждане по време на сън) и поддържане на оптимално здраве.
И накрая, светлина. Цикълът на деня и нощта не е единственият фактор, влияещ на човешкото тяло, тъй като ние постоянно сме изправени пред изкуствено осветление и въпреки това той играе основна роля. Получаването на достатъчно естествена светлина в началото на деня и избягването на неестествено осветление (например синя светлина от екрана на смартфона) вечер помага да поддържате циркадните си ритми здрави.
Основни моменти: заспивайте достатъчно и поддържайте постоянно сън и будни часове седем дни в седмицата. Ако сте лишени от сън, незабавно започнете да възстановявате режима си, в противен случай рискувате да застрашите здравето си в дългосрочен план.
ХРАНЕНЕ
Като цяло, изследванията показват, че яденето на висококалорични храни е най-добре сутрин. Опитайте се да вечеряте добре преди лягане и по-малко калории. Ако успеете да завършите всичко около 18:00 или 19:00 часа и да дадете на тялото си 12-14 часа почивка, ще видите краткосрочни и дългосрочни ползи за здравето.
Отчасти фактът е, че вътрешният часовник на черния ви дроб не работи през нощта. Черният дроб спира да произвежда ензими за преобразуване на калории в енергия; вместо това, той произвежда ензими за съхраняване на енергия. Ако ядете много преди лягане, черният ви дроб е принуден да работи извънредно и в крайна сметка спестявате повече енергия, отколкото харчите.
Друго важно решение, което можете да вземете (освен да се храните здравословно), е да отчитате ежедневното си хранене. Въпреки че данните са все още ограничени, проучванията върху животни и работата на д-р Панда предполагат, че „ограниченото във времето хранене“е лесна и потенциално полезна промяна в начина на живот. Оптималното решение зависи от вашата цел. Но ако целта е да подобрите цялостното си здраве, тогава е най-добре да започнете от 8-9 часа. Но по отношение на дългосрочното спазване може да е препоръчително да започнете от 10-12 часа.
Ключов момент: Яжте повече през деня, а не преди лягане. За да подобрите здравето си, започнете да се храните от 10-12 часа.
СПОРТ
Докато някои проучвания показват, че анаеробните показатели достигат пик в следобедните часове, няма консенсус сред експертите за връзката между циркадните ритми и упражненията, с изключение на наличието на молекулен часовник в скелетните мускули.
И точно като ефектите от времето за осветление и хранене, времето за упражнения също играе важна роля за поддържане на здравословни циркадни ритми.
Основното: спортувайте редовно и оставете анаеробна активност за следобед.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Изследването как работят циркадните ритми е доста ясно. „Вътрешният ви часовник е проектиран да гори енергия през деня и да възстановява енергията през нощта“, казва Й. Колкото по-добър е времето, толкова по-малко износване на циркадния часовник. Въпреки че вътрешният часовник е стабилен, постоянното нарушаване на режима може да доведе до дългосрочни здравословни проблеми.
Няма да съкратите живота си с пет години, като се храните късно, но организмът има посветени часове, за да защити здравето и да сведе до минимум нарушаването на физиологията. Бъдете мили и внимателни към себе си и ще видите резултата.