Биологические часы организма человека по часам: Распорядок дня организма: активность органов по часам — Здороф.ру

Биологические ритмы здоровья | Наука и жизнь

Все живые существа на Земле — от растений до высших млекопитающих — подчиняются суточным ритмам. У человека в зависимости от времени суток циклически меняются физиологическое состояние, интеллектуальные возможности и даже настроение. Ученые доказали, что виной тому колебания концентраций гормонов в крови. В последние годы в науке о биоритмах, хронобиологии было сделано многое, чтобы установить механизм возникновения суточных гормональных циклов. Ученые обнаружили в головном мозге «циркадный центр», а в нем — так называемые «часовые гены» биологических ритмов здоровья.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации


ХРОНОБИОЛОГИЯ — НАУКА О СУТОЧНЫХ РИТМАХ ОРГАНИЗМА


В 1632 году английский естествоиспытатель Джон Врен в своем «Трактате о травах» («Herbal Treatise») впервые описал дневные циклы тканевых жидкостей в организме человека, которые он, следуя терминоло гии Аристотеля, назвал «гуморы» (лат. humor — жидкость). Каждый из «приливов» тканевой жидкости, по мнению Врена, длился шесть часов. Гуморальный цикл начинался в девять часов вечера выделением первой гуморы желчи — «сhole» (греч. cholе — желчь) и продолжался до трех утра. Затем наступала фаза черной желчи — «melancholy» (греч. melas — черный, chole — желчь), за которой следовала флегма — «phlegma» (греч. phlegma — слизь, мокрота), и, наконец, четвертая гумора — кровь.


Конечно, соотнести гуморы с известными ныне физиологическими жидкостями и тканевыми секретами невозможно. Современная медицинская наука никакой связи физиологии с мистическими гуморами не признает. И все же описанные Вреном закономерности смены настроений, интеллектуальных возможностей и физического состояния имеют вполне научную основу. Наука, изучающая суточные ритмы организма, называется хронобиологией (греч. chronos — время). Ее основные понятия сформулиро вали выдающиеся немецкий и американский ученые профессора Юрген Ашофф и Колин Питтендриг, которых в начале 80-х годов прошлого века даже выдвигали на соискание Нобелевской премии. Но высшую научную награду они, к сожалению, так и не получили.


Главное понятие хронобиологии — дневные циклы, длительность которых периодична — около (лат. circa) дня (лат. dies). Поэтому сменяющие друг друга дневные циклы называются циркадными ритмами. Эти ритмы напрямую связаны с циклической сменой освещенности, то есть с вращением Земли вокруг своей оси. Они есть у всех живых существ на Земле: растений, микроорганизмов, беспозвоночных и позвоночных животных, вплоть до высших млекопитающих и человека.


Каждому из нас известен циркадный цикл «бодрствование — сон». В 1959 году Ашофф обнаружил закономерность, которую Питтендриг предложил назвать «правилом Ашоффа». Под этим названием оно вошло в хронобиологию и историю науки. Правило гласит: «У ночных животных активный период (бодрствование) более продолжителен при постоянном освещении, в то время как у дневных животных бодрствование более продолжительно при постоянной темноте». И действительно, как впоследствии установил Ашофф, при длительной изоляции человека или животных в темноте цикл «бодрствование — сон» удлиняется за счет увеличения продолжительности фазы бодрствования. Из правила Ашоффа следует, что именно свет определяет циркадные колебания организма.


ГОРМОНЫ И БИОРИТМЫ


В течение циркадного дня (бодрствования) наша физиология в основном настроена на переработку накопленных питательных веществ, чтобы получить энергию для активной дневной жизни. Напротив, во время циркадной ночи питательные вещества накапливаются, происходят восстановление и «починка» тканей. Как оказалось, эти изменения в интенсивности обмена веществ регулируются эндокринной системой, то есть гормонами. В том, как работает эндокринный механизм управления циркадными циклами, есть много общего с гуморальной теорией Врена.


Вечером, перед наступлением ночи, в кровь из так называемого верхнего мозгового придатка — эпифиза выделяется «гормон ночи» — мелатонин. Это удивительное вещество производится эпифизом только в темное время суток, и время его присутствия в крови прямо пропорционально длительности световой ночи. В ряде случаев бессонница у пожилых людей связана с недостаточностью секреции мелатонина эпифизом. Препараты мелатонина часто используют в качестве снотворных.


Мелатонин вызывает снижение температуры тела, кроме того, он регулирует продолжительность и смену фаз сна. Дело в том, что человеческий сон представляет собой чередование медленноволновой и парадоксальной фаз. Медленноволновый сон характеризуется низкочастотной активностью коры полушарий. Это — «сон без задних ног», время, когда мозг полностью отдыхает. Во время парадоксального сна частота колебаний электрической активности мозга повышается, и мы видим сны. Эта фаза близка к бодрствованию и служит как бы «трамплином» в пробуждение. Медленноволновая и парадоксальная фазы сменяют одна другую 4-5 раз за ночь, в такт изменениям концентрации мелатонина.


Наступление световой ночи сопровождается и другими гормональными изменениями: повышается выработка гормона роста и снижается выработка адренокортикотропного гормона (АКТГ) другим мозговым придатком — гипофизом. Гормон роста стимулирует анаболические процессы, например размножение клеток и накопление питательных веществ (гликогена) в печени. Не зря говорят: «Дети растут во сне». АКТГ вызывает выброс в кровь адреналина и других «гормонов стресса» (глюкокортикоидов) из коры надпочечников, поэтому снижение его уровня позволяет снять дневное возбуждение и мирно заснуть. В момент засыпания из гипофиза выделяются опиоидные гормоны, обладающие наркотическим действием, — эндорфины и энкефалины. Именно поэтому процесс погружения в сон сопровождается приятными ощущениями.


Перед пробуждением здоровый организм должен быть готов к активному бодрствованию, в это время кора надпочечников начинает вырабатывать возбуждающие нервную систему гормоны — глюкокортикоиды. Наиболее активный из них — кортизол, который приводит к повышению давления, учащению сердечных сокращений, повышению тонуса сосудов и снижению свертываемости крови. Вот почему клиническая статистика свидетельствует о том, что острые сердечные приступы и внутримозговые геморрагические инсульты в основном приходятся на раннее утро. Сейчас разрабатываются препараты, снижающие артериальное давление, которые смогут достигать пика концентрации в крови только к утру, предотвращая смертельно опасные приступы.


Почему некоторые люди встают «ни свет, ни заря», а другие не прочь поспать до полудня? Оказывается, известному феномену «сов и жаворонков» есть вполне научное объяснение, которое базируется на работах Жэми Зейцер из Исследовательского центра сна (Sleep Research Center) Станфордского университета в Калифорнии. Она установила, что минимальная концентрация кортизола в крови обычно приходится на середину ночного сна, а ее пик достигается перед пробуждением. У «жаворонков» максимум выброса кортизола происходит раньше, чем у большинства людей, — в 4-5 часов утра. Поэтому «жаворонки» более активны в утренние часы, но быстрее утомляются к вечеру. Их обычно рано начинает клонить ко сну, поскольку гормон сна — мелатонин поступает в кровь задолго до полуночи. У «сов» ситуация обратная: мелатонин выделяется позже, ближе к полуночи, а пик выброса кортизола сдвинут на 7-8 часов утра. Указанные временные рамки сугубо индивидуальны и могут варьировать в зависимости от выраженности утреннего («жаворонки») или вечернего («совы») хронотипов.


«ЦИРКАДНЫЙ ЦЕНТР» НАХОДИТСЯ В ГОЛОВНОМ МОЗГЕ


Что же это за орган, который управляет циркадными колебаниями концентрации гормонов в крови? На этот вопрос ученые долгое время не могли найти ответ. Но ни у кого из них не возникало сомнений, что «циркадный центр» должен находиться в головном мозге. Его существование предсказывали и основатели хронобиологии Ашофф и Питтендриг. Внимание физиологов привлекла давно известная анатомам структура головного мозга — супрахиазматическое ядро, расположенное над (лат. super) перекрестом (греч. chiasmos) зрительных нервов. Оно имеет сигарообразную форму и состоит, например, у грызунов всего из 10 000 нейронов, что очень немного. Другое же, близко расположенное от него, ядро, параветрикулярное, содержит сотни тысяч нейронов. Протяженность супрахиазматического ядра также невелика — не более половины миллиметра, а объем — 0,3 мм3 .


В 1972 году двум группам американских исследователей удалось показать, что супрахиазматическое ядро и есть центр управления биологическими часами организма. Для этого они разрушили ядро в мозге мышей микрохирургическим путем. Роберт Мур и Виктор Эйхлер обнаружили, что у животных с нефункционирующим супрахиазматическим ядром пропадает цикличность выброса в кровь гормонов стресса — адреналина и глюкокортикоидов. Другая научная группа под руководством Фредерика Стефана и Ирвина Цукера изучала двигательную активность грызунов с удаленным «циркадным центром». Обычно мелкие грызуны после пробуждения все время находятся в движении. В лабораторных условиях для регистрации движения к колесу, в котором животное бежит на месте, подсоединяется кабель. Мышки и хомячки в колесе диаметром 30 см пробегают 15-20 км за день! По полученным данным строятся графики, которые называются актограммами. Оказалось, что разрушение супрахиазматического ядра приводит к исчезновению циркадной двигательной активности животных: периоды сна и бодрствования становятся у них хаотичными. Они перестают спать в течение циркадной ночи, то есть в светлое время суток, и бодрствовать циркадным днем, то есть с наступлением темноты.


Супрахиазматическое ядро — структура уникальная. Если ее удалить из мозга грызунов и поместить в «комфортные условия» с теплой питательной средой, насыщенной кислородом, то несколько месяцев в нейронах ядра будут циклически меняться частота и амплитуда поляризации мембраны, а также уровень выработки различных сигнальных молекул — нейротрансмиттеров, передающих нервный импульс с одной клетки на другую.


Что помогает супрахиазматическому ядру сохранять такую стабильную цикличность? Нейроны в нем очень плотно прилегают друг к другу, формируя большое количество межклеточных контактов (синапсов). Благодаря этому изменения электрической активности одного нейрона мгновенно передаются всем клеткам ядра, то есть происходит синхронизация деятельности клеточной популяции. Помимо этого, нейроны супрахиазматического ядра связаны особым видом контактов, которые называются щелевыми. Они представляют собой участки мембран соприкасающихся клеток, в которые встроены белковые трубочки, так называемые коннексины. По этим трубочкам из одной клетки в другую движутся потоки ионов, что также синхронизирует «работу» нейронов ядра. Убедительные доказательства такого механизма представил американский профессор Барри Коннорс на ежегодном съезде нейробиологов «Neuroscience-2004», прошедшим в октябре 2004 года в Сан-Диего (США).


По всей вероятности, супрахиазматическое ядро играет большую роль в защите организма от образования злокачественных опухолей. Доказательство этого в 2002 году продемонстрировали французские и британские исследователи под руководством профессоров Франсис Леви и Майкла Гастингса. Мышам с разрушенным супрахиазматическим ядром прививали раковые опухоли костной ткани (остеосаркома Глазго) и поджелудочной железы (аденокарцинома). Оказалось, что у мышей без «циркадного центра» скорость развития опухолей в 7 раз выше, чем у их обычных собратьев. На связь между нарушениями циркадной ритмики и онкологическими заболеваниями у человека указывают и эпидемиологические исследования. Они свидетельствуют о том, что частота развития рака груди у женщин, длительно работающих в ночную смену, по разным данным, до 60% выше, чем у женщин, работающих в дневное время суток.


ЧАСОВЫЕ ГЕНЫ


Уникальность супрахиазматического ядра еще и в том, что в его клетках работают так называемые часовые гены. Эти гены были впервые обнаружены у плодовой мушки дрозофилы в аналоге головного мозга позвоночных животных — головном ганглии, протоцеребруме. Часовые гены млекопитающих по своей нуклеотидной последовательности оказались очень похожи на гены дрозофилы. Выделяют два семейства часовых генов — периодические (Пер1, 2, 3) и криптохромные (Кри1 и 2). Продукты деятельности этих генов, Пер- и Кри-белки, обладают интересной особенностью. В цитоплазме нейронов они образуют между собой молекулярные комплексы, которые проникают в ядро и подавляют активацию часовых генов и, естественно, выработку соответствующих им белков. В результате концентрация Пер- и Кри-белков в цитоплазме клетки уменьшается, что снова приводит к «разблокированию» и активации генов, которые начинают производить новые порции белков. Так обеспечивается цикличность работы часовых генов. Предполагается, что часовые гены как бы настраивают биохимические процессы, происходящие в клетке, на работу в циркадном режиме, но то, как происходит синхронизация, пока непонятно.


Интересно, что у животных, из генома которых генно-инженерными методами исследователи удалили один из часовых генов Пер 2, спонтанно развиваются опухоли крови — лимфомы.


СВЕТОВОЙ ДЕНЬ И БИОРИТМЫ


Циркадные ритмы «придуманы» природой, чтобы приспособить организм к чередованию светлого и темного времени суток и поэтому не могут не быть связаны с восприятием света. Информация о световом дне поступает в супрахиазматическое ядро из светочувствительной оболочки (сетчатки) глаза. Световая информация от фоторецепторов сетчатки, палочек и колбочек по окончаниям ганглионарных клеток передается в супрахиазматическое ядро. Ганглионарные клетки не просто передают информацию в виде нервного импульса, они синтезируют светочувствительный фермент — меланопсин. Поэтому даже в условиях, когда палочки и колбочки не функционируют (например, при врожденной слепоте), эти клетки способны воспринимать световую, но не зрительную информацию и передавать ее в супрахиазматическое ядро.


Можно подумать, что в полной темноте никакой циркадной активности у супрахиазматического ядра наблюдаться не должно. Но это совсем не так: даже в отсутствие световой информации суточный цикл остается стабильным — изменяется лишь его продолжительность. В случае когда информация о свете в супрахиазматическое ядро не поступает, циркадный период у человека по сравнению с астрономическими сутками удлиняется. Чтобы доказать это, в 1962 году «отец хронобиологии» профессор Юрген Ашофф, о котором шла речь выше, на несколько дней поместил в абсолютно темную квартиру двух волонтеров — своих сыновей. Оказалось, что циклы «бодрствование — сон» после помещения людей в темноту растянулись на полчаса. Сон в полной темноте становится фрагментар ным, поверхностным, в нем доминирует медленноволновая фаза. Человек перестает ощущать сон как глубокое отключение, он как бы грезит наяву. Через 12 лет француз Мишель Сиффрэ повторил эти эксперимен ты на себе и пришел к аналогичным результатам. Интересно, что у ночных животных цикл в темноте, наоборот, сокращается и составляет 23,4 часа. Смысл таких сдвигов в циркадных ритмах до сих пор не вполне ясен.


Изменение длительности светового дня влияет на активность супрахиазматического ядра. Если животных, которых в течение нескольких недель содержали в стабильном режиме (12 часов при свете и 12 часов в темноте), затем помещали в другие световые циклы (например, 18 часов при свете и 6 часов в темноте), у них происходило нарушение периодичности активного бодрствования и сна. Подобное происходит и с человеком, когда изменяется освещенность.


Цикл «сон — бодрствование» у диких животных полностью совпадает с периодами светового дня. В современном человеческом обществе «24/7» (24 часа в сутках, 7 дней в неделе) несоответствие биологических ритмов реальному суточному циклу приводит к «циркадным стрессам», которые, в свою очередь, могут служить причиной развития многих заболеваний, включая депрессии, бессонницу, патологию сердечно-сосудистой системы и рак. Существует даже такое понятие, как сезонная аффективная болезнь — сезонная депрессия, связанная с уменьшением продолжительности светового дня зимой. Известно, что в северных странах, например в Скандинавии, где несоответствие длительно сти светового дня активному периоду особенно ощутимо, среди населения очень велика частота депрессий и суицидов.


При сезонной депрессии в крови больного повышается уровень основного гормона надпочечников — кортизола, который сильно угнетает иммунную систему. А сниженный иммунитет неминуемо ведет к повышенной восприимчивости к инфекционным болезням. Так что не исключено, что короткий световой день — одна из причин всплеска заболеваемости вирусными инфекциями в зимний период.


СУТОЧНЫЕ РИТМЫ ОРГАНОВ И ТКАНЕЙ


На сегодняшний день установлено, что именно супрахиазматическое ядро посылает сигналы в центры мозга, ответственные за циклическую выработку гормонов-регуляторов суточной активности организма. Одним из таких регуляторных центров служит паравентрикулярное ядро гипоталамуса, откуда сигнал о «запуске» синтеза гормона роста или АКТГ передается в гипофиз. Так что супрахиазматическое ядро можно назвать «дирижером» циркадной активности организма. Но и другие клетки подчиняются своим циркадным ритмам. Известно, что в клетках сердца, печени, легких, поджелудочной железы, почек, мышечной и соединительной тканей работают часовые гены. Деятельность этих периферических систем подчинена своим собственным суточным ритмам, которые в целом совпадают с цикличностью супрахиазматического ядра, но сдвинуты во времени. Вопрос о том, каким образом «дирижер циркадного оркестра» управляет функционированием «оркестрантов», остается ключевой проблемой современной хронобиологии.


Циклично функционирующие органы довольно легко вывести из-под контроля супрахиазмати ческого ядра. В 2000-2004 годах вышла серия сенсационных работ швейцарской и американской исследовательских групп, руководимых Юли Шиблером и Майклом Менакером. В экспериментах, проведенных учеными, ночных грызунов кормили только в светлое время суток. Для мышей это так же противоестественн о, как для человека, которому давали бы возможность есть только ночью. В результате циркадная активность часовых генов во внутренних органах животных постепенно перестраивал ась полностью и переставала совпадать с циркадной ритмикой супрахиазматического ядра. Возвращение же к нормальным синхронным биоритмам происходило сразу после начала их кормления в обычное для них время бодрствования, то есть ночное время суток. Механизмы этого феномена пока неизвестны. Но одно ясно точно: вывести все тело из-под контроля супрахиазматического ядра просто — надо лишь кардинально изменить режим питания, начав обедать по ночам. Поэтому строгий режим приема пищи не пустой звук. Особенно важно следовать ему в детстве, поскольку биологические часы «заводятся» в самом раннем возрасте.


Сердце, как и все внутренние органы, тоже обладает собственной циркадной активностью. В искусственных условиях оно проявляет значительные циркадные колебания, что выражается в циклическом изменении его сократительной функции и уровня потребления кислорода. Биоритмы сердца совпадают с активностью «сердечных» часовых генов. В гипертрофированном сердце (в котором мышечная масса увеличена из-за разрастания клеток) колебания активности сердца и «сердечных» часовых генов исчезают. Поэтому не исключено и обратное: сбой в суточной активности клеток сердца может вызвать его гипертрофию с последующим развитием сердечной недостаточности. Так что нарушения режима дня и питания с большой вероятностью могут быть причиной сердечной патологии.


Суточным ритмам подчинены не только эндокринная система и внутренние органы, жизнедеятельность клеток в периферических тканях тоже идет по специфической циркадной программе. Эта область исследований только начинает развиваться, но уже накоплены интересные данные. Так, в клетках внутренних органов грызунов синтез новых молекул ДНК преимущественно приходится на начало циркадной ночи, то есть на утро, а деление клеток активно начинается в начале циркадного дня, то есть вечером. Циклически меняется интенсивность роста клеток слизистой оболочки рта человека. Что особенно важно, согласно суточным ритмам меняется и активность белков, отвечающих за размножение клеток, например топоизомеразы II α — белка, который часто служит «мишенью» действия химиотерапевтических препаратов. Данный факт имеет исключительное значение для лечения злокачественных опухолей. Как показывают клинические наблюдения, проведение химиотерапии в циркадный период, соответствующий пику выработки топоизомеразы, намного эффективнее, чем однократное или постоянное введение химиопрепаратов в произвольное время.


Ни у кого из ученых не вызывает сомнения, что циркадные ритмы — один из основополагающих биологических механизмов, благодаря которому за миллионы лет эволюции все обитатели Земли приспособились к световому суточному циклу. Хотя человек и является высокоприспособленным существом, что и позволило ему стать самым многочисленным видом среди млекопитающих, цивилизация неизбежно разрушает его биологический ритм. И в то время как растения и животные следуют природной циркадной ритмике, человеку приходится намного сложнее. Циркадные стрессы — неотъемлемая черта нашего времени, противостоять им крайне непросто. Однако в наших силах бережно относиться к «биологическим часам» здоровья, четко следуя режиму сна, бодрствования и питания.



Иллюстрация «Жизнь растений по биологическим часам.»

Не только животные, но и растения живут по «биологическим часам». Дневные цветы закрывают и открывают лепестки в зависимости от освещенности — это известно всем. Однако не каждый знает, что образование нектара тоже подчиняется суточным ритмам. Причем пчелы опыляют цветы только в определенные часы — в моменты выработки наибольшего количества нектара. Это наблюдение было сделано на заре хронобиологии — в начале ХХ века — немецкими учеными Карлом фон Фришем и Ингеборгом Белингом.



Иллюстрация «Схема «идеальных» суточных ритмов синтеза «гормона бодрствования» — кортизола и «гормона сна» — мелатонина.»

У большинства людей уровень кортизола в крови начинает нарастать с полуночи и достигает максимума к 6-8 часам утра. К этому времени практически прекращается выработка мелатонина. Приблизительно через 12 часов концентрация кортизола начинает снижаться, а спустя еще 2 часа запускается синтез мелатонина. Но эти временные рамки весьма условны. У «жаворонков», например, кортизол достигает максимального уровня раньше — к 4-5 часам утра, у «сов» позже — к 9-11 часам. В зависимости от хронотипа смещаются и пики выброса мелатонина.



Иллюстрация «График зависимости количества инфарктов со смертельным исходом.»

На графике представлена зависимость количества инфарктов со смертельным исходом среди больных, поступивших в клинику Медицинского колледжа университета Кентукки (США) в 1983 году, от времени суток. Как видно из графика, пик количества сердечных приступов приходится на временной промежуток с 6 до 9 часов утра. Это связано с циркадной активацией сердечно-сосудистой системы перед пробуждением.



Иллюстрация «Супрахиазматическое ядро.»

Если супрахиазматическое ядро поместить в «комфортные» физиологические условия (левый снимок) и записать электрическую активность его нейронов в течение суток, то она будет выглядеть как периодические нарастания амплитуды разрядов (потенциала действия) с максимумами каждые 24 часа (правая диаграмма).



Иллюстрация «Ночные животные — хомяки в период бодрствования находятся в постоянном движении.»

В лабораторных условиях для регистрации двигательной активности грызунов к колесу, в котором животное бежит на месте, подсоединяется кабель. По полученным данным строятся графики, которые называются актограммами.



Иллюстрация «Главный «дирижер» биологических ритмов — супрахиазматическое ядро (СХЯ) располагается в гипоталамусе, эволюционно древнем отделе мозга.»

Гипоталамус выделен рамкой на верхнем рисунке, сделанном с продольного разреза мозга человека. Супрахиазматическое ядро лежит над перекрестом зрительных нервов, через которые оно получает световую информацию из сетчатки глаза. Правый нижний рисунок — это срез гипоталамуса мыши, покрашенный в синий цвет. На левом нижнем рисунке то же самое изображение представлено схематически. Парные шарообразные образования — скопление нейронов, формирующих супрахиазматическое ядро.



Иллюстрация «Схема синтеза «гормона ночи» — мелатонина.»

Мелатонин вызывает засыпание, а его колебания в ночное время суток приводят к смене фаз сна. Секреция мелатонина подчиняется циркадной ритмике и зависит от освещенности: темнота ее стимулирует, а свет, наоборот, подавляет. Информация о свете у млекопитающих поступает в эпифиз сложным путем: от сетчатки глаза до супрахиазматического ядра (ретино-гипоталамический тракт), затем от супрахиазматического ядра до верхнего шейного узла и от верхнего шейного узла в эпифиз. У рыб, амфибий, рептилий и птиц освещенность может управлять выработкой мелатонина через эпифиз напрямую, поскольку свет легко проходит через тонкий череп этих животных. Отсюда еще одно название эпифиза — «третий глаз». Как мелатонин управляет засыпанием и сменой фаз сна, пока непонятно.



Иллюстрация «Супрахиазматическое ядро — контролер циркадной ритмики различных органов и тканей.»

Оно осуществляет свои функции, регулируя выработку гормонов гипофизом и надпочечниками, а также с помощью непосредственной передачи сигнала по отросткам нейронов. Циркадную активность периферических органов можно вывести из-под контроля супрахиазматического ядра, нарушив режим питания — принимая пищу по ночам.

Суточные ритмы человека . Биологические часы .

4-5 часов (по реальному, географическому( астрономическому времени) — организм готовится к пробуждению. Для биологических часов человека важным сигналомявляется восход солнца, и
наши биологические часы настраиваются на солнечное время , то есть они синхронизируются . При переходе на летнее время биологические часы сбиваются , что приводит к трагическим последствиемдля человека.

К 5ч утра начинает снижаться продукция мелатонина, растет температура тела.

Незадолго до пробуждения, около 5:00 часов утра по географическому, реальному местному времени, в организме начинается подготовка к предстоящему бодрствованию: нарастает продукция «гормонов активности» — кортизола, адреналина. В крови увеличивается содержание гемоглобина и сахара, учащается пульс, повышается артериальное давление (АД), углубляется дыхание. Начинает повышаться температура тела, увеличивается частота фаз быстрого сна, растет тонус симпатической нервной системы. Все эти явления усиливаются под действием света, тепла и шума.

Утро

к 7-8 часам у «сов» — пик выброса в кровь кортизола (основного гормона надпочечников). У «жаворонков» — раньше, в 4-5 ч, у остальных хронотипов — около 5-6ч.

С 7 до 9 утра — подъём, физкультура, завтрак (приём пищи — после восхода Солнца).

9 часов — высокая работоспособность, быстрый счёт, хорошо работает кратковременная память.

С утра — усвоение новой информации, на свежую голову.

Через два-три часа после пробуждения — поберечь сердце.

9-10ч — время строить планы, «шевелить мозгами». «Утро вечера мудренее»

9 — 11 ч — повышается иммунитет.

Эффективны лекарства, усиливающие сопротивляемость организма болезням.

День

до 11 часов — организм в отличной форме.

12 — уменьшить физические нагрузки.

Активность головного мозга снижается. Кровь приливает к органам пищеварения. Постепенно начинает снижаться артериальное давление, пульс и мышечный тонус, соответственно, но температура тела растёт и дальше.

13 +/- 1 час — обеденный перерыв

13-15 — полуденный и послеобеденный отдых (обед, «тихий час», сиеста)

После 14 часов — минимальна болевая чувствительность, наиболее эффективно и продолжительно действие обезболивающих препаратов.

15 — работает долговременная память. Время — вспомнить и хорошо запомнить нужное.

После 16 — подъём работоспособности.

15-18 ч — самое время заняться спортом. Жажду, в это время, обильно и часто утолять чистой кипяченой водой, горячей-тёплой — в зимнее время (для профилактики простуд, желудочно-кишечных заболеваний и болезней почек). Летом можно и холодную минералку.

16-19 — высокий уровень интеллектуальной активности. Домашние дела

Вечер

19 +/- 1час — ужин.

Углеводная пища (натуральная — мёд и т.п.) способствует выработке особого гормона — серотонина, который благоприятствует хорошему ночному сну. Мозг активен.

После 19 часов — хорошая реакция

После 20 часов психическое состояние стабилизируется, улучшается память. После 21 часа почти в 2 раза возрастает количество белых кровяных телец (повышается иммунитет), температура тела понижается, продолжается обновление клеток.

После 21 часа — организм готовится к ночному отдыху, температура тела понижается.

22 часа — время для сна. Иммунитет усилен, чтобы охранять организм во время ночного отдыха.

Ночь

В первой половине ночи, когда преобладает медленный сон, выделяется максимальное количество соматотропного гормона, стимулирующего процессы клеточного размножения и роста. Недаром говорят, что во сне мы растем. Происходит регенерация и очищение тканей тела.

2 часа — у тех, кто не спит в это время, возможно состояние депрессии.

2-4 часа — самый глубокий сон. Минимальны температура тела и уровень кортизола, максимально содержание мелатонина в крови.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЧАСЫ ОРГАНИЗМА

Если научиться подстраиваться под расписание биологических часов
своего организма, можно регулировать не только свое поведение, но и
настроение.

Час слепоты — острота зрения у человека сильнее всего снижается в 2
часа ночи, что особенно важно знать автомобилистам.

Час рождения и смерти — большинство детей рождаются на свет между 0
и 4 часами ночи. В предутренние часы (около 4) чаще всего случаются
инфаркты и инсульты у людей, страдающих сердечно-сосудистыми
заболеваниями.

Час вялости — самое низкое артериальное давление наблюдается между
4 и 5 часами утра.

Час любви — наибольшая секреция половых гормонов наблюдается с 8 до
9 часов утра.

Час обезболивания — с 9 до 10 часов утра у человека самая низкая
болевая чувствительность.

Час творчества — полушарие головного мозга, отвечающее за
творческие и абстрактные образы, наиболее активно работает с 10 до
12 часов дня.

Час физкультуры — наибольшую отдачу наши мышцы демонстрируют с 12
до 13:30.

Час пищеварения — больше всего желудочного сока образуется с 12:30
до 13:30.

Час мастерства — с 15 до 16 часов лучше всего работают пальцы рук,
что немаловажно для тех, чья деятельность связана с мелкой
моторикой и тактильными ощущениями.

Час роста — волосы и ногти быстрее всего растут между 16:30
и17:30.

Час бега — наиболее интенсивно легкие дышат между 16:30 и 18-ю
часами.

Час органов чувств — вкусовые ощущения, слух и обоняние обостряются
между 17 и 19 часами.

Час алкоголя — наиболее эффективно печень расщепляет алкоголь между
18 и 20 часами.

Час красоты — кожа наиболее проницаема для косметических средств
между 18 и 20 часами.

Час общения — тяжелее всего одиночество переносится между 20 и 22
часами.

Час иммунитета — наиболее эффективно иммунная система предохраняет
организм от различных инфекций с 21:30 до 22:30.

Обычно наша повседневная жизнь расписана буквально по минутам.
Человек — живое биологическое существо, у которого собственный
организм ведет свой индивидуальный распорядок дня, никак не
связанный с нашими планами. И мы редко задумываемся о том, что наш
организм тоже живет по четкому расписанию — биологическим часам
человека. Эти часы очень точны и неизменны.

Биологические часы в организме человека протекают ритмично и клетки
постоянно подстраиваются друг под друга, тем самым синхронизируя
свою работу и поэтому пульсация у них одинаковая. Такое явление,
сравнимо с покачиванием часового маятника, но эти процессы
протекают довольно быстро, а вот биологические процессы, которые
протекают в организме человека равны суткам. Называются такие
процессы околосуточными или циркадианными колебаниями. У человека
многие функции, а не только сон, подчинены суточному ритму, это
повышение и понижение кровяного давления, колебание температуры
тела, т.е. в ночное время она снижена на один градус, потливость
ладоней и другие изменения.

Формирование биологических ритмов происходит постепенно. У
новорожденных они еще неустойчивы, когда период сна, бодрствования,
питания чередуются бессимптомно, но постепенно мозг начинает
подчиняться смене дня и ночи и при этом все гормональные и другие
органы, начнут подчиняться таким ритмам, такие системы в организме
называются эндогенными часами. Такие запрограммированные
циклические изменения в организме начинают подсказывать время
суток, года и тем самым подготавливают организм человека к
предстоящим изменениям, которые могут сопровождаться повышением
температуры тела или выделение гормонов, которые готовят организм к
бодрствованию, и при этом начинает активизироваться
желудочно-кишечный тракт и другие органы, в частности
гипоталамус.

Гипоталамус, является внутренним эндокринным органом, который
расположен в отделе головного мозга, и эта железа регулирует ритм
работы всех органов и отвечает за сохранение постоянства внутренней
среды и он осуществляет связь с другими органами, которые выполняют
все необходимые функции в данный период времени. Внутренние
биологические часы не затухают даже при изменении привычной среды
обитания. Так например, в специально изолированном от света, звуков
и других внешних явлений, человеческий организм подчиняется
биологическим часам, и даже в тех условиях будет наступать сон и
пробуждение ритмично.

Такие часы сохраняются и при перелетах на дальние расстояния, через
большое количество часовых поясов, и в этом случае у человека
происходит сбой этих биологических часов, что ведет к изменению
работы организма. При этом он чувствует разбитость и усталость
всего организма, ему хочется спать, хотя и будет день, появляется
сухость во рту, головные боли, головокружения и эти явления
проходят, тогда, когда биологические часы человека не перестроятся
в нужный ритм.

Рассмотрим, что же происходит с организмом человека в конкретные
часы.

Один час.

В это время работоспособность тела минимальная. Организм погружен в
глубокий сон. Происходит активное выделение гормона сна —
мелатонина. Печень активно участвует в процессе обмена веществ,
поступивших в организм во время ужина, поэтому после полуночи
организм намного хуже переносит алкоголь. Если разбудить спящего
человека около 1 часа ночи, ему будет трудно покинуть постель, так
как кровяное давление и температура тела у него снижены.

На сон уходит шесть лет человеческой жизни. Без сна человек не
проживет и двух недель. С 1.30 до 3.30 активен меридиан тонкого
кишечника.

Два часа.

Водители за рулем замедленно реагируют на оптические раздражители.
Количество аварий резко возрастает. Большинство людей начинает
лихорадить, в эти часы тело исключительно чувствительно к холоду.
Печень разлагает спиртное, выпитое накануне.

Три часа.

Люди, склонные к депрессии, часто просыпаются именно в это время,
настроение их резко ухудшается, угнетают мрачные мысли. В этот час
резко возрастает кривая самоубийств. Душевное настроение достигает
самой низкой точки. Это следствие воздействия мелатонина., который
делает организм вялым и расслабленным. Дневной свет угнетает
выработку мелатонина, поэтому днем человек активен и находится
преимущественно в хорошем расположении духа.

С 3.30 до 5.30 активен меридиан мочевого пузыря.

Четыре часа.

Тело получает порцию стрессового гормона кортизона, словно во время
сна оно опустошило свои батареи, и эта порция необходима, чтобы
организм был работоспособен после пробуждения.

Однако, эта «инъекция» активности чревата последствиями: в ранние
утренние часы велика опасность инфаркта. Тяжело переносят ее и
больные астмой — в эту пору бронхи предельно сужены. Время
максимальной активности печени. Инсулинозависимые диабетики должны
знать, что в это время, а также в 16.00 организм наилучшим образом
реагирует на инсулин. Учитывая это, можно экономнее его
расходовать.

Пять часов.

Организм мужчин вырабатывает максимальное количество полового
гормона тестостерона. Максимума достигает также выработка
надпочечниками гормона кортизона. Концентрация кортизона в
организме в шесть раз выше дневной, поэтому врачи, знакомые с
хронобиологией, советуют основную дозу лекарств принимать в ранние
часы, и, принимая во внимание естественное выделение гормонов,
подвергают сомнению стандартное «три раза в день». С 5.30 до 7.30
активен меридиан почек.

Шесть часов.

Кортизон действует как внутренний будильник. Самое время
пробудиться ото сна: активизируется общий обмен веществ, повышается
уровень сахара и аминокислот в крови, всех прочих веществ,
необходимых для строительства новых клеток ткани, подготавливается
энергия, необходимая для организма в течении дня. В это время
особенно эффективно действуют препараты, снижающие кровяное
давление, а также бэта-блокаторы. Зато пищевые яды и никотин
организм переносит намного хуже, чем в другое время суток. Ранние
часы неблагоприятны для курильщиков: сигарета натощак предельно
сужает кровеносные сосуды, намного больше, чем сигарета, выкуренная
вечером. Утренние возлияния увеличивают уровень алкоголя в крови
вдвое по сравнению с результатом вечернего застолья.

Семь часов.

После пробуждения и утреннего моциона следует завтрак. Народная
мудрость — «завтрак съешь сам, обед подели с товарищем, а ужин
отдай врагу» — абсолютно верна. Причина во внутренних часах органов
пищеварения: до обеда они преобразуют углеводы в энергию, а вечером
— в жиры. Активизируется деятельность толстой кишки. Именно в это
время должно происходить опорожнение кишечника, результатом чего
будет повышение работоспособности и выносливости организма. С 7.30
до 9.30 активен меридиан перикарда.

Восемь часов.

Железы вырабатывают большое количество гормонов. Продолжается
подготовка организма к трудовому дню. Резко обостряется ощущение
боли — усиливаются приступы у хронически больных, например,
ревматизмом.

Девять часов.

Стрелки биологических часов показывают на желудок. Если вам
назначены уколы, лучше сделать их утром — это избавит вас от
повышения температуры и отеков. Прививки, сделанные в это время,
вызывают меньше осложнений, чем прививки, сделанные в течении дня.
Проведенная в это время лучевая терапия также переносится
онкобольными значительно легче. В это время человек максимально
устойчив к рентгеновскому излучению. С 9.30 до 11.30 активен
меридиан тройного обогревателя.

Десять часов.

Температура тела и работоспособность достигают своего пика.
Особенно хорошо функционирует кратковременная память, тогда как для
долговременной памяти оптимальны послеобеденные часы. Текст,
прочитанный около девяти утра, запоминается быстрее, чем
прочитанный в 15 часов, однако он также быстро стирается из памяти
— где-то через неделю, чего не скажешь о тексте, прочитанном во
второй половине дня. Урок, выученный в 10 утра, необходимо
повторить после обеда. А китайские ученые указывают еще и на то,
что в это время наши правые конечности заряжаются большим
количеством энергии. Наверное, поэтому утренние рукопожатия так
энергичны. Счетные же способности, достигшие в этот период своего
пика, будут постепенно снижаться.

Одиннадцать часов.

До обеда проявляется исключительная работоспособность, особенно в
вычислениях. Школьникам математика дается намного проще между 9 и
12 утра, затем между 16.30 и 18 часами. Сердце также находится в
настолько отличной форме, что если в это время проводить его
исследования, то некоторые сердечные заболевания могут остаться
незамеченными. Одновременно оно становится намного чувствительнее и
при стрессовых ситуациях бьется чаще, чем вечером. И тем не менее
это самое подходящее время для гимнастики. С 11.30 до 13.30 активен
меридиан желчного пузыря.

Двенадцать часов.

Повышается кислотообразование в желудке. Чувство голода трудно
подавить. Активность головного мозга снижается, так как организм
направляет кровь к органам пищеварения. После утренней активности
появляется потребность в отдыхе. По статистике у тех, кто может
позволить себе послеобеденную дрему, инфаркт случается на 30% реже,
чем у тех, кто продолжает трудиться. Необходимость кратковременного
сна вызвана ослаблением кровоснабжения мозга. В это время большая
часть крови необходима желудку для переваривания пищи.

Тринадцать часов.

Активизируется деятельность желчного пузыря. В этот период особенно
хорошо действуют желчегонные средства, колики в желчном пузыре
крайне редки. Работоспособность по сравнению со средней за день
понижена на 20%. С 13.30 до 15.30 активен меридиан печени.

Четырнадцать часов.

Происходит сосредоточение энергии в тонком кишечнике. Давление
крови и гормональный уровень понижаются. В это время наиболее
ощутима усталость, но для ее преодоления достаточно десяти минут
отдыха. Лучше немного вздремнуть, чем подбадривать свой организм
чаем или кофе. Самое подходящее время для выполнения школьниками
домашнего задания. Долговременная память работает наилучшим
образом, поэтому целесообразно повторить все, выученное утром. При
болезненных медицинских процедурах местный наркоз действует
продолжительнее и переносится легче именно в этот час. В 14 часов
наши зубы и кожа почти бесчувственны к боли, а анестезирующие
средства действуют в три раза лучше, чем утром.

Пятнадцать часов.

Начинается второй пик работоспособности. Здоровое стремление к
труду независимо от того, была пауза для отдыха или нет. С 15.30 до
17.30 активен меридиан легких.

Шестнадцать часов.

Давление крови повышается и усиливается. Спортсмены в это время
показывают наилучшие результаты. Велика отдача от тренировок, тогда
как утром они менее результативны. Не случайно финальные
соревнования по легкой атлетике проводятся именно в это время,
чтобы добиться лучших результатов. Очень эффективны препараты,
влияющие на кислотность.

Семнадцать часов.

Ощутимый приток жизненных сил. Активно работают почки и мочевой
пузырь. Между 16 и 18 часами быстрее, чем в другое время, отрастают
волосы и ногти. С 17.30 до 19.30 активен меридиан толстого
кишечника.

Восемнадцать часов.

Активна поджелудочная железа. Печень более терпимо относится к
спиртному. Интенсивно работают органы дыхания.

Девятнадцать часов.

Пульс сильно замедляется, в это время опасно принимать средства,
понижаюшие кровяное давление. Эффективны препараты, рекомендуемые
при расстройствах центральной нервной системы и язвенных
заболеваниях органов пищеварения. Деятельность почек достигает
своего пика. С 19.30 до 21.30 активен меридиан желудка.

Двадцать часов.

Содержание жиров в печени уменьшается, пульс учащается. Даже
небольшие дозы антибиотиков воздействуют на организм в это время с
отличными показателями, но только до 4 утра! Самое оптимальное
время для приема — 20.32, побочные действия в этих условиях
наблюдаются крайне редко. Также эффективно действуют
антидепрессанты, средства против аллергии и астмы.

Двадцать один час.

Организм готовится к ночному отдыху. Вредно набивать желудок пищей
— она останется почти не переваренной до утра, а та ее часть, что
будет переработана, преобразуется в жировые отложения. С 21.30 до
23.30 активен меридиан селезенки — поджелудочной железы.

Двадцать два часа.

Работоспособность резко падает. В крови увеличивается количество
лейкоцитов — более 12000 белых кровяных телец на миллиметр, тогда
как утром их около 5000 на миллиметр. Не следует применять
медикаментов с побочным действием, так как велика опасность
интоксикации, ночью организму особенно трудно разлагать яды и
бороться с отравлениями.

Двадцать три часа.

Обмен веществ сводится до минимума, вместе с ним понижаются
кровяное давление, частота пульса и температура тела, снижается
способность концентрировать внимание и работоспособность. Выработка
кортизона прекращается. Руководство деятельностью организма
переходит к парасимпатической части вегетативной нервной системы. С
23.30 до 1.30 активен меридиан сердца.

Двадцать четыре часа.

Идет интенсивное восстановление кожи — деление клеток ночью гораздо
интенсивнее, чем днем. В условиях активной деятельности
парасимпатического отдела нервной системы чаще возникают печеночные
и желчные колики. В результате снижения кровяного давления и
частоты пульса на фоне нарушений местного кровообращения могут
возникать инсульты. У женщин особенно интенсивно действуют гормоны,
регулирующие родовые схватки. По этой причине ночью рождается в два
раза больше детей, нежели днем.

Как настроить свои биологические часы

Почему так много олимпийский рекордов было побито именно днём? Неужели наш организм в разное время суток действует по-разному? Ответ на этот и другие вопросы решила найти команда сервиса Buffer. Из этой статьи вы узнаете, когда лучше тренироваться, спать, работать, есть, медитировать и многое другое.

Вопрос о том, как лучше распланировать свой день и в какое время суток работать и отдыхать, очень интересен. Конечно, мы знаем, что спать лучше ночью, работать — днём, но всё это слишком расплывчато, а вот как настроить биологические часы максимально точно?

Еда

Пожалуй, самый спорный и интересный вопрос. Когда же лучше есть? Простой запрос в Google даёт понять, что большинство диет основано на том, чтобы не есть после шести. Но не всё так просто.

Недавнее исследование о клеточном метаболизме помогло выяснить, имеет ли смысл распределять свою пищу на определённые периоды времени. Двух мышей кормили одинаковым количеством еды, абсолютно равным по количеству калорий и БЖУ. Единственным отличием было то, что первая мышь имела доступ к еде весь день, а вторая лишь в восемь часов максимальной активности организма.

Результат был поразителен. Мышь, которая имела доступ к еде лишь восемь часов, имела на 40% меньше жира и меньший уровень холестерина в крови.

Поэтому, распределяя свой рацион во времени, уделяйте отдельное внимание ужину. Завтрак и обед приходятся на пик вашего метаболизма, а вот последний приём пищи лучше употребить за четыре часа до сна. Лучше, если это будет не очень тяжёлая пища. К примеру, фрукты, овощи и небольшое количество белка. Организму потребуется некоторое время для переваривания еды, и четыре часа — это оптимальный вариант.

Сон

Мы сами называем себя жаворонками и совами. Однако профессор Джим Хорн говорит о том, что наши предки спали два раза в день: длинный сон ночью и небольшой — днём. 11–12 часов дня — это как раз тот период времени, когда энергия организма идёт на спад и сфокусироваться на работе гораздо сложнее. Со временем эта привычка исчезла, но многие культуры по-прежнему её практикуют.

К примеру, китайцы часто дремлют после обеда прямо за рабочим столом. Небольшой сон днём также присущ жителям Испании и Индии.

Время, которое необходимо организму для сна, также определяется возрастом. Подростки от 13 до 21 года спят дольше всех. Это запрограммировано природой, и сопротивляться этому не стоит. Однако не всё идёт так, как начертано природой, и, как следствие, учёба с утра превращается в небольшое соревнование, кто быстрее заснёт. Исследование, проведённое в Англии, показало, что школьники выполняют один и тот же тест на 9% лучше днём, нежели с утра.

В своей скучной, однако от этого не менее познавательной книге о науке сна Джим Хорн доказывает то, что люди, которые спят шесть-семь часов, гораздо более продуктивны и бодры, чем те, кто спят больше. Привыкнуть к такому графику поначалу достаточно сложно, однако это того стоит. Или нет?

Вопрос о том, когда и как спать, вызывает очень много споров, и единого правильного мнения не найти. Поэтому лучшим выбором будет попробовать немного сократить время сна и посмотреть, как на это откликнется ваш организм. Возможно, ему это понравится!

Спорт

Михаил Смоленский, профессор по биологической инженерии университета Техаса, говорит о том, что максимальной производительности организм достигает с 15:00 до 18:00. В это время шанс получить травму минимален, а силовые и скоростные показатели находятся на пике. Согласно исследованию, которое проводилось на 5 000 испытуемых, объём легких в это время также увеличивается на 17,6%.

Мышечная сила достигает своего пика с 14:00 до 18:00, и мышцы в это время сильнее на 6%, чем на протяжении дня. Для бегунов, велосипедистов и других спортсменов, для которых важна выносливость, утро — это худшее время для тренировок. Профессор Грег Аткинсон заявляет, что температура тела днём немного выше, что, в свою очередь, даёт организму естественный разогрев.

Болевой порог выше днём, что также может положительно сказаться на занятиях видами спорта, которые требуют выносливости. Однако, к примеру, чувство баланса лучше с утра, и поэтому для гимнастов это лучшее время суток для тренировки. Всем же остальным спортсменам лучше заниматься днём.

Работа

С работой немного проще: всё зависит от того, в какое время вы чувствуете себя более энергичным. Если вы жаворонок и любите просыпаться пораньше, то лучшее время для выполнения самых сложных и трудоёмких задач — это утро. Если же вы любите просыпаться днём, то лучше перенести эти дела на более позднее время.

С другой стороны, если вы занимаетесь креативной работой, то сначала лучше немного измотать свой мозг, чтобы он работал не так эффективно. Это может звучать идиотски, но именно по этой причине классные идеи приходят к нам в душе вечером или перед сном.

Когда вы устали, мозгу гораздо тяжелее концентрироваться на отдельном задании. В то же время ему гораздо сложнее запоминать связи между идеями и мыслями. Обе эти вещи помогают думать не так, как всегда, креативно. Поэтому уставший мозг может здорово помочь вам в придумывании чего-то нового.

Алкоголь

Употребление алкоголя в разное время суток не влияет на его количество в крови. Но в то же время он по-разному влияет на мозг. В конце дня наш организм находится на пике своей энергии, поэтому влияние алкоголя на мыслительные способности в это время меньше.

Медитация

В этой статье  мы уже говорили о том, что время, выбранное для медитации, не так уж и важно. Поэтому отталкивайтесь от своих ощущений и медитируйте тогда, когда вам этого хочется.

Лучшее время для рождения ребёнка

По статистике больше всего детей рождается с трёх до пяти утра. Однако из-за медицинского вмешательства данная статистика становится всё менее и менее полезной. Несмотря на это, наш мозг крайне расслаблен в это время, а болевой порог максимально высок, что делает этот период времени лучшим для рождения и зачатия ребёнка. Хотя решать, конечно же, не вам.

Возможно ли распланировать свой график таким образом? И стоит ли это потраченных сил?

МОЗГ Сверху ВНИЗ

г.
Различные скорости, с которыми мы воспринимаем время

Одна из хронобиологов
важным вкладом было продемонстрировать, что
человеческий организм по-разному реагирует на лекарства в зависимости от
время суток, когда они вводятся.Эта идея была
почти не узнаваемый в начале 1980-х. Теперь это стало
основа целой дисциплины, известной как хронофармакология .

Взяв человеческое тело
учет внутренних циркадных ритмов, специалисты здравоохранения
может порекомендовать время суток при приеме данного лекарства
оптимизирует его преимущества или, в некоторых случаях, уменьшит его
побочные эффекты и / или токсичность.Например, некоторые лекарства
которые действуют на определенные гормоны, не имеют никакого эффекта при приеме
в 18:00, но полностью эффективны, если принимать их в 7:00.

Одна примечательная характеристика
биологических часов человека состоит в том, что они не зависят от
температура окружающей среды — одна из редких систем в
человеческое тело, которое не замедляется при температуре окружающей среды
холодно или ускоряется, когда жарко.Эта способность молекулярного
часовой механизм к компенсирует температуру
важно, потому что он должен поддерживать свой циркадный ритм
как летом, так и зимой.

ХРОНОБИОЛОГИЯ

Поведение почти всех наземных животных, включая человека, следует
ритмы эндогенного происхождения, но также модулируемые
ежедневными изменениями света и тьмы.Эти циклические колебания
в поведении известны как циркадные
ритмы.

Циркадные ритмы бывают биохимическими, физиологическими и поведенческими.
циклы, продолжительность которых составляет примерно 24 часа. Эти циклы
координируется молекулярным
осцилляторы в нейронах супрахиазматической
ядро. Эти осцилляторы представляют собой ключевой компонент в
биологические часы человека, которые синхронизированы с чередованием
дня и ночи специализированными
светочувствительные клетки сетчатки.

Причина, по которой биологические часы человека должны быть постоянно
приспособлен к уровню окружающего света, что его эндогенный
цикл длится не ровно 24 часа. Фактическая длина этого
период изучался во многих
эксперименты с полной временной изоляцией, в которых
испытуемые были лишены каких-либо световых или слуховых сигналов, которые могли бы
укажите время суток.Ценности, обнаруженные в ходе этих исследований
за период естественного циркадного цикла человека колеблется от
24,2-25,5 часов. Таким образом, латинские корни слова «циркадный» — около ,
означает «около» и умирает , что означает «
день »- вполне уместны.

Это легкая регулировка
механизм, который позволяет центральным часам тела отслеживать чередование
дня и ночи точно.Эти центральные часы, в свою очередь, координируют
деятельность многих
другие биологические часы, расположенные в различных периферийных
ткани и которые имеют свои собственные молекулярные осцилляторы. это
вот почему большинство основных физиологических функций организма колеблются
со временем суток. Примеры включают температуру тела, гормон.
секреция, выработка мочи, кровообращение, обмен веществ и
даже рост волос!

Эти колебания обычно проходят через пик
и желоб, совпадающий с определенным временем дня.Например,
температура человеческого тела всегда самая низкая ночью.

Адаптировано из: Gerry
Wyder

Конечно, температура тела тоже может колебаться
под воздействием внешних факторов, таких как физическая активность, стресс
уровни, наличие инфекции или просто температура окружающей среды.
Но в экспериментах, где испытуемые лежали без сна, но все еще в течение 30 часов
или более, эндогенные колебания температуры их тела также
наблюдаемый.Помимо сильного падения температуры тела при
ночью также наблюдается небольшое снижение с раннего до полудня.
Это последнее падение температуры, гораздо большее, чем полный желудок
после обеда, по-видимому, объясняет снижение настороженности и
сонливость, которую многие из нас испытывают в это время суток.

Другие физиологические параметры также претерпевают существенные изменения.
эндогенные колебания в течение дня.
секреция нескольких различных гормонов является одним из примеров.
В дневное время уровни мелатонина , , , а.
гормон, производимый шишковидной железой
железа, практически не обнаруживаются в
кровь. Шишковидная железа начинает выделять мелатонин
в середине вечера, когда наступает темнота, и ее секреция достигает пика
с 2:00 до 4:00 утра.

В случае гормона кортизола ,
пик секреции происходит непосредственно перед тем, как человек просыпается, так что это
уровень гормона наивысший, когда человек встает с постели,
тем самым способствуя общей активации организма.

Секрет человека
гормон роста
, который необходим для роста костей и мышц в
детей, происходит в основном во время глубоких
сон, который происходит в основном в
начало ночи.У взрослых этот гормон играет важную роль в
метаболизм, способствуя синтезу белков, помогая сжигать жиры, укрепляя
кости и так далее.

Бодрствование и сонливость
являются двумя аспектами одного флуктуирующего состояния, циркадные ритмы которых
Цикл разделен на два подцикла по 12 часов каждый.
Другими словами, люди, попавшие в
среда, лишенная сигналов времени, будет отображать двунаправленный
ритм
склонности ко сну.

Происходит первый и самый продолжительный период сонливости
примерно в то время, когда вы привыкли ложиться спать, и самое глубокое
с 3:00 до 6:00. Это время суток, когда
ваш метаболизм и температура тела самые низкие. Так
ваша бдительность; если ты бодрствуешь, ты физически неуклюжее,
и ваш ум кажется вялым.

Наступает второй дневной период сонливости
12 часов спустя, с 14:00 до 16:00.Этот период короче, чем тот, который наступает
ночью, но мы все это хорошо знаем — это
полуденный спад. Вопреки популярным
вера, это не имеет ничего общего с жарой
днем или с перевариванием полудня
еда. Исследования показали, что люди, которые живут
в теплые температуры на Экваторе опыт
две впадины в цикле бодрствования / сонливости
так же, как это делают североамериканцы, и что люди чувствуют
сонный днем, даже если они не
съел любой обед.(Более того, большинство людей не
испытывать такую ​​же сонливость после
завтрак или ужин.)

Таким образом, колебания нашего бодрствования
на самом деле зависят от наших внутренних биологических часов. И
короткий сон в
послеобеденное время окажется полезным для большинства людей.

.

Хронометраж с едой · Границы для молодых умов

Аннотация

Вы когда-нибудь спрашивали себя, почему вы полны энергии днем ​​и чувствуете усталость ночью? Что, если бы я сказал вам, что есть часть вашего тела, которая тайно контролирует эти чувства без вашего ведома? Что ж, есть! Это называется вашими биологическими часами или циркадным ритмом, и он прямо сейчас тикает внутри вас. Что действительно удивительно, так это то, что ваши биологические часы собирают информацию из внешнего мира, такую ​​как солнечный свет и еда, и устанавливают время вашего тела в соответствии с ней.Время, когда вы решите поесть, может сдвинуть часы вашего тела вперед или назад, а то, что вы едите, может сделать ваши часы сильнее или слабее. Еда и сон — это здорово, но ваши биологические часы делают для вас гораздо больше. Хорошая новость в том, что все, что вам нужно сделать, это послушать ее, и она поможет вам сохранить здоровье.

У вас в теле тикающие часы

Сейчас утро, поэтому вы встаете, может быть, позавтракаете, и к тому времени, когда вы доберетесь до школы, чувствуете себя бодрым и бодрым. Перемотаем вперед на 12 часов: сейчас вечер, и вы чувствуете себя очень усталым и сонным.Знаете ли вы, что ваше тело тайно контролирует эти чувства и ваш режим сна, а вы сами этого не знаете? Подумайте об этом: в течение недели родители будят вас около 7 часов утра.Если однажды они забудут это сделать, в какое время вы проснетесь? Наверное, около 7 часов утра! Как это возможно? Как ваше тело узнает, что сейчас 7 часов утра и что вам следует встать? Что ж, ответ прост. У каждого из нас свои биологические часы . Эти часы помогают нам придерживаться правильного графика каждый день. Наши биологические часы также называют биологическими часами , и они контролируют наши циркадных ритмов , потому что они повторяются каждые 24 часа [1].Вы можете подумать: «Почему 24 часа?» Это потому, что ежедневный переход от светлого к темному подскажет вашим биологическим часам, который час (рис. 1). Ваши биологические часы принимают эту информацию и устанавливают то же время. Допустим, по какой-то странной причине Солнце не взойдет завтра, в результате чего будет темно на весь день. Точно так же, как часы на вашем телефоне, ваши биологические часы могут показывать правильное время даже без этого перехода от светлого к темному. Это означает, что ваши биологические часы все равно разбудят вас около 7 часов утра.м., хотя на улице совсем темно. Удивительно, но это изменение от светлого к темному — всего лишь один пример сигнала окружающей среды, который сообщает вашим биологическим часам, который час. Такие вещи, как еда и упражнения, также посылают в ваше тело сообщения, помогающие вам сохранять время (рис. 1) [2]. Больше интересных фактов о ваших часах можно найти во вставке 1.

Figure 1 - Your Body Clock.

  • Рисунок 1 — Ваши биологические часы.
  • Все формы жизни, включая вас, имеют свои собственные системы хронометража. Система хронометража называется биологическими часами или биологическими часами.Биологические часы находятся в постоянной связи с внешним миром: солнечный свет является основным посланием ваших часов, но еда и упражнения также помогают вашим биологическим часам следить за временем. Хорошо функционирующие часы сохранят ваше здоровье, регулируя многие функции организма.

Вставка 1 — Интересные факты.

  1. Мы знаем, что в наших телах есть часы, потому что некоторые ученые провели ряд экспериментов и обнаружили их. За это они получили Нобелевскую премию! Что такое Нобелевская премия? Это похоже на получение награды «Студент месяца», но на всю жизнь.
  2. Даже твоя корма знает, который час! У вас есть миллиарды крошечных организмов внутри вашего кишечника, где вы производите свои фекалии. Они помогают доставить в организм питательные вещества. Некоторые из этих микроорганизмов растут ночью, а другие — днем.
  3. Биологические часы есть не только у людей. Все формы жизни эволюционировали с собственными часами. Рыбы, птицы, деревья, черви, мухи — у всех есть какие-то часы. Какое твое любимое животное? У него есть часы!
  4. Мы испытываем смену часовых поясов из-за часов нашего тела.Вы знаете, что такое смена часовых поясов? Если вы отправитесь в путешествие на другой конец света, когда вы попадете туда, вы почувствуете сонливость днем ​​и бодрствуете ночью. Зачем? Потому что вашим биологическим часам требуется до недели, чтобы приспособить ваше время к новому местному времени.

Когда вы едите, ваши биологические часы едят

Давайте поговорим о еде. В нашей лаборатории мы используем мышей, чтобы изучить, как еда может изменить биологические часы. Еда посылает сигнал вашему телу, помогая ему придерживаться графика [3]. Это означает, что в течение дня еда отправляет информацию, позволяя биологическим часам знать, что пора включить «режим питания».«Когда ваши биологические часы работают, они помогают вам переваривать и метаболизировать вашей пищи, используя или накапливая всю необходимую энергию. Когда пищеварение завершится, ваши биологические часы перейдут в «режим ожидания», отдыхая и ожидая следующего приема пищи. В большинстве случаев вы, вероятно, едите и перекусываете примерно в одно и то же время. Итак, в это время ваши биологические часы будут в режиме питания. Затем, когда вы не едите (например, ночью), ваши биологические часы смогут заряжаться в режиме ожидания.А теперь представьте, что вы идете в дом к лучшему другу на ночевку и раздавливаете пинту мороженого посреди ночи. Звучит забавно, но ваши биологические часы не будут такими счастливыми. В это время ваши биологические часы должны отдыхать и заряжаться. Если вы разбудите его ночью, на следующий день он будет вялым и будет пытаться выполнять свою работу. Это нормально, если это случается время от времени. Но если вы ели мороженое в полночь каждую ночь в течение месяца, вы бы сбросили свои биологические часы в режим приема пищи ночью, что могло бы заставить его перейти в режим ожидания в течение дня — время, когда вы должны быть активными и бдительными. ,Прием пищи в правильное время дня тренирует ваши биологические часы, чтобы стать сильнее.

Что вы едите, ваши биологические часы едят

Представьте, что вы обедаете и передвигаете поднос по очереди. Вы взяли сэндвич с курицей на пшеничной булочке с зеленой фасолью, чашкой фруктов и пакетом молока? Или вы купили все вкусные, но в основном нездоровые закуски? В это трудно поверить, но вкусный обед, состоящий только из нездоровой пищи, может сбить с толку часы вашего тела и изменить работу пищеварительной системы и обмена веществ (рис. 2) [4].Допустим, вы едите нездоровые закуски на завтрак, обед и ужин каждый день в течение 1 месяца. За это время часы вашего тела сбиваются с толку, потому что в них попадает количество сахара и жира, которое может нанести вред вашему здоровью в целом. Нездоровые питательные вещества укажут вашим часам перейти в режим приема пищи в неподходящее время, и в результате время ваших биологических часов сдвинется вперед, что-то вроде перехода на летнее время. Это означает, что ваши биологические часы также слишком рано переключатся в режим ожидания и не будут готовы к усвоению пищи, которую вы едите следующей.Вместо того чтобы говорить: «Эй, давайте использовать эту пищу для выработки энергии на день», ваши биологические часы могут сказать: «Эй, давайте сохраним большую часть этой пищи в виде жира на будущее». Это происходит потому, что ваши биологические часы могут определять типы и количество питательных веществ, таких как сахар и жир, из ваших блюд. Итак, вы можете видеть, что часы вашего тела не только помогают в выборе времени приема пищи — они также помогают вам переваривать и усваивать питательные вещества из пищи. Но не волнуйтесь, эти пугающие изменения обратимы. Вы можете вернуть часы своего тела в нужное время, если будете есть сбалансированные блюда из цельного зерна, белков, фруктов и овощей.Когда часы вашего тела сильные и умные, вы все равно можете без проблем съесть один или два нездоровых перекуса.

Figure 2 - The food you eat can change your body clock’s time.

  • Рис. 2. Пища, которую вы едите, может изменять время ваших биологических часов.
  • (A) Сбалансированная диета помогает вашим биологическим часам подготовиться к перевариванию пищи в нужное время, вырабатывая энергию, когда она вам нужна, и накапливая энергию, когда вы этого не делаете. (B) Несбалансированная диета с высоким содержанием жира и сахара может обмануть ваши биологические часы, заставляя их накапливать энергию, когда она вам действительно нужна, и производить энергию, когда она вам не нужна.

Сколько часов в вашем теле?

На самом деле у вас в голове и теле много разных часов, если вы можете в это поверить! [5]. Все ваши органы делают для вас разные вещи. Мышцы помогают вам бегать и собирать вещи, кости держат вас вместе, желудок и печень переваривают пищу, а мозг помогает вам думать. Каждая из этих частей тела имеет свои собственные часы, поэтому они знают, когда нужно действовать, а когда сделать перерыв. Эти часы очень важны, потому что они помогают вашим органам работать наилучшим образом, а также помогают им работать вместе по правильному расписанию.Удивительно, но каждые часы могут посылать сигналы, сообщающие свое время соседним органам (рис. 3). Что это за сигналы? Это могут быть гормоны , или другие небольшие молекулы [2]. Например, когда вы едите, ваша поджелудочная железа выделяет инсулин — гормон, регулирующий уровень сахара в крови. Инсулин заставляет печень усваивать сахар. Когда вы не едите, уровень инсулина снижается, что заставляет печень производить сахар. Именно это отправка и получение сигналов в разное время дня позволяет вашим телесным часам общаться друг с другом и работать вместе, чтобы усваивать питательные вещества.Как мы уже упоминали, нездоровая диета может помешать этому общению. Нездоровое питание может сбить с толку ваши органы, и вы не будете знать, кто что и когда делает. Соблюдая здоровую и сбалансированную диету, ваши биологические часы будут общаться друг с другом и работать правильно.

Figure 3 - Body clocks talk to each other.

  • Рисунок 3 — Боди-часы разговаривают друг с другом.
  • (A) Сбалансированное питание, съеденное в правильное время, помогает вашим телесным часам общаться друг с другом и работать вместе над перевариванием пищи. Это означает, что органы знают, когда выполнять свою работу. (B) Несбалансированная пища с высоким содержанием жиров и сахара сбивает с толку ваши биологические часы, заставляя их не знать, когда выполнять свою работу. Это означает, что они больше не могут переваривать и усваивать вашу пищу как команда.

Резюме: Держите свои часы в форме

Помимо того, что вам нужно знать, когда лучше спать, ваши биологические часы делают гораздо больше! Они говорят вашему телу, когда почувствовать себя сильным, когда пора расслабиться, когда повысить температуру тела, когда изменить кровяное давление и когда вам нужны разные уровни гормонов (рис. 1).Мы знаем многие из этих вещей, изучая животных, но мы узнали, что пища также изменяет повседневные ритмы человека [6]. Чтобы часы оставались здоровыми, все, что нам нужно делать, — это прислушиваться к тому, что они нам говорят. Если уже поздняя ночь, и вы больше не можете держать глаза открытыми, не пытайтесь бодрствовать, просто чтобы посмотреть еще видео на своем любимом канале YouTube. Вы устали и вам нужен отдых, поэтому спите. Если вы пойдете по магазинам сразу после обеда и увидите вкусную закуску, не ешьте ее пока. Купите его и отложите на потом, когда снова почувствуете голод, когда вашему организму потребуются питательные вещества.Ваши биологические часы очень важны, они помогают вам быть на высоте и оставаться здоровыми каждый день. Мы все должны делать все возможное, чтобы наши биологические часы работали хорошо!

Глоссарий

Боди-часы / биологические часы : Встроенная система отсчета времени, которая является частью каждого живого организма.

Циркадный ритм : «Циркадный» происходит от латинского и означает «около суток», имея в виду 24-часовой цикл. Эти циклы повторяются каждый день, порождая ритм, например, сон и бодрствование примерно в одно и то же время.

Метаболизирует : Разрушается. Метаболизм состоит из реакций в организме, которые преобразуют питательные вещества, содержащиеся в пище, в энергию, в которой нуждается ваше тело.

Пищеварение : Как ваше тело получает питательные вещества и энергию из пищи, которую вы едите.

Гормоны : Маленькие посланники, которые путешествуют от одного органа к другому и говорят вашему телу, что делать.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Мы хотели бы поблагодарить сотрудников лаборатории Сассоне-Корси за полезное обсуждение. CG была поддержана Европейским исследовательским советом (ERC MSCA-IF-2016 MetEpiClock 749869).


Список литературы

[1] Греко, К. М. и Сассоне-Корси, П. 2019. Циркадный план метаболических путей в головном мозге. Нат. Ред. Neurosci . 20: 71-82. DOI: 10.1038 / s41583-018-0096-y

[2] Дьяр, К.A., Lutter, D., Artati, A., Ceglia, N.J., Liu, Y., Armenta, D., et al. 2018. Атлас циркадного метаболизма раскрывает общесистемную координацию и связь между часами. Ячейка 174: 1571–85 e11. DOI: 10.1016 / j.cell.2018.08.042

[3] Ашер, Г., и Сассоне-Корси, П. 2015. Время для еды: тесное взаимодействие между питанием, метаболизмом и циркадными часами. Ячейка 161: 84–92. DOI: 10.1016 / j.cell.2015.03.015

[4] Экель-Махан, К.Л., Патель, В. Р., де Матео, С., Ороско-Солис, Р., Сеглия, Н. Дж., Сахар, С. и др. 2013. Перепрограммирование суточных часов питанием. Cell 155: 1464–78. DOI: 10.1016 / j.cell.2013.11.034

[5] Шиблер У. и Сассоне-Корси П. 2002. Сеть циркадных кардиостимуляторов. Cell 111: 919–22. DOI: 10.1016 / s0092-8674 (02) 01225-4

[6] Gill, S., and Panda, S. 2015. Приложение для смартфона выявляет неустойчивые суточные режимы питания людей, которые можно регулировать для улучшения здоровья. Ячейка Метаб . 22: 789-98. DOI: 10.1016 / j.cmet.2015.09.005

,

Биологические часы — точное время?

Circadian Clock Биологические или циркадные часы мозга улавливаются внешними сигналами, такими как цикл свет / темнота

У нас есть различных метаболических процессов в наших телах, которые до некоторой степени похожи на часы (т. Е. Повторяющиеся и предсказуемые — см. Раздел «Часы»). ), например сердцебиение, дыхание и т. д. Но эти процессы зависят от других условий и стимулов, как внутренних, так и внешних, и не являются надежно регулярными (например, сердцебиение и частота дыхания могут ускоряться или замедляться в зависимости от нашей деятельности, здоровья, окружающей среды и т. д. ).Но у нас есть несколько внутренних биологических часов , которые намного более надежны, автономны и самоподдерживаются, и, в частности, одни из них встречаются во всем мире природы.

Циркадные часы

Многие важные биологические процессы и виды деятельности в живых организмах наблюдаются более или менее регулярные ежедневные изменения в их времени и продолжительности (например, прием пищи, сон, выработка гормонов, клеточная регенерация и т. Д. У животных; движение листьев, фотосинтетические реакции и т. Д. У растений; и т.д).Люди,
и почти все живое на Земле, от животных до растений и грибов, вплоть до одноклеточных организмов, адаптировались к 24-часовому циклу свет / темнота день / ночь на нашей планете.

Будь то дневной или ночной образ жизни, образцы поведения почти всей жизни следуют этому суточному циклу с помощью циркадных часов , эндогенного (внутреннего) хронометра с периодом примерно 24 часа (слово «циркадный» происходит от Латинские слова, означающие «около суток»).В самом деле, этот механизм настолько похож во всем спектре жизни, что кажется, что он эволюционировал из единого генетического кода, а не в результате конвергентной эволюции. Циркадные часы можно найти даже у примитивных бактерий и других микробных организмов, и они являются одними из самых древних в эволюционном отношении характеристик живых организмов.

Интересно, что так же, как и искусственные часы, которые мы конструируем для наших собственных целей хронометража, основной механизм этих биологических часов в значительной степени зависит от колебаний , использующих петель отрицательной обратной связи , при этом гормоны и нейроны работают согласованно для достижения требуется баланс или гомеостаз , и чтобы предотвратить слишком далеко продвижение в том или ином направлении.

Циркадные часы растений были впервые обнаружены в 18, , веках, и великий шведский естествоиспытатель Карл Линней разработал в 1751 году «цветочные часы», на которых время указывалось различными цветами, которые цвели в разное время года. день. Фотопериодизм , физиологическая реакция организмов на продолжительность дня и ночи, жизненно важна как для растений, так и для животных, а циркадная система играет важную роль в измерении и интерпретации продолжительности дня.

Супрахиазматические ядра

У животных циркадные часы физически расположены в крошечной области размером с булавочную головку, известную как супрахиазматическое ядро ​​ в области гипоталамуса базальной части переднего мозга, одной из наиболее эволюционно древних частей мозга. В каждом полушарии головного мозга есть по одному ядру, поэтому все вместе они называются супрахиазматическими ядрами .

Несмотря на то, что супрахиазматические ядра содержат всего 20000 или около того очень маленьких нейронов, они отвечают за общие циркадных ритмов , которые организм воспринимает изнутри, а также за регулирование режима сна и питания, бдительности, внутренней температуры тела, активности мозговых волн, гормонов. производство (включая мелатонин и кортизол, которые так важны для регуляции сна), уровни глюкозы и инсулина, выработка мочи, регенерация клеток и многие другие виды биологической активности.Например, он поддерживает бодрствование, посылая предупреждающие импульсы в течение дня (чтобы противодействовать другому элементу нашего процесса биологической регуляции сна, гомеостатическому давлению сна, которое постепенно нарастает в течение дня), а затем ослабляет предупреждающие импульсы и увеличивает выработку мелатонина. поздно вечером, чтобы открыть так называемые «ворота сна».

Сами циркадные часы регулируются или уносятся в окружающую среду с помощью внешних сигналов, известных как Zeitgebers (немецкое слово, означающее «дающие время»).Наиболее важными из этих Zeitgebers являются дневной свет и суточный цикл свет / темнота, информация о котором передается в супрахиазматические ядра через специализированные ганглиозные клетки в глазах. Циркадные часы используют эти Zeitgebers для естественной синхронизации или перезагрузки каждый день с точностью до нескольких минут от 24-часового цикла вращения Земли.

Интересно, что отдельные нейроны, составляющие супрахиазматические ядра, демонстрируют почти 24-часовой ритм активности, предполагая, что часовой механизм фактически работает на субклеточном уровне .При отделении от мозга отдельные клетки следуют своим собственным внутренним 24-часовым ритмам, но при включении в супрахиазматические ядра все они начинают срабатывать в совершенной синхронно . В дополнение к этому основному механизму циркадные ритмы млекопитающих также кодируются рядом генов , включая PER или ген периода, которые работают в сложных взаимодействиях с мозгом и остальным телом.

На самом деле, отдельные циркадных периода у людей действительно незначительно различаются, в зависимости от вариаций гена PER человека, в пределах примерно 23.5 и 24,5 часа, в среднем около 24,2 часа (чуть больше периода вращения Земли). Около 25% людей имеют естественный циркадный период, который немного меньше 24-часового дня, а у остальных 75% циркадный период немного больше 24 часов. У людей также есть хронотип , и некоторые люди (часто известные как «жаворонки» или утренние люди ), как правило, просыпаются рано и наиболее бдительны в течение первой части дня, как и многие пожилые люди, в то время как другие ( «полуночников» или вечерних человека ) наиболее бдительны поздно вечером и, как и многие подростки, предпочитают поздно ложиться спать.

Периферийные биологические часы

Существуют также другие вторичные или периферические биологические часы по всему телу, например, в печени, сердце, поджелудочной железе, почках, легких, кишечнике и даже в коже и лимфоцитах, каждый из которых показывает естественные суточные колебания. Многие из этих вторичных биологических часов уносятся Zeitgebers независимо, например, время приема пищи, температура окружающей среды, упражнения и т. Д., А не цикл свет-темнота, но центральная координация и синхронизация по-прежнему осуществляются супрахиазматическими ядрами.

Ученые, работающие с мышами, недавно обнаружили доказательства наличия биологических часов , переносимых с пищей, которые не контролируются супрахиазматическим ядром. Точное расположение этих часов до сих пор не известно, но, возможно, они расположены в дорсомедиальной области гипоталамуса головного мозга.

Еще другие кластеры клеток регулируют более короткие периоды ультрадианных ритмов (циклы менее суток), такие как 90-минутный цикл быстрого сна, 4-часовой назальный цикл и 3-часовой цикл выработки гормона роста.Есть также инфрадианных ритма (циклы длиннее одного дня), такие как месячный менструальный цикл человека и годовые циклы миграции, гибернации или размножения некоторых животных и птиц. Известно, что некоторые колонии цикад имеют уникальный тринадцатилетний или семнадцатилетний цикл рождения.

Хронобиология

Sleep Disorders Хронобиология может быть использована для лечения некоторых нарушений сна

В последние десятилетия в биологии возникла целая область исследований под названием хронобиология , которая изучает и пытается использовать периодические или циклические биологические ритмы живых организмов и их адаптацию к ним. внешние ритмы и циклы.Ученые пришли к выводу, что выбор времени лечения, совпадающего с определенными точками этих циклов, может повысить эффективность лечения.

Тяжесть многих заболеваний также часто меняется в течение 24 часов, например, сердечные приступы возникают чаще всего по утрам, через несколько часов после пробуждения; височные эпилептические припадки обычно возникают ближе к вечеру или ранним вечером; астма обычно хуже всего ночью; и т. д. Понимание биологической основы этих изменений днем ​​и ночью может дать представление об основной причине заболеваний и может привести к более эффективному лечению.

Возможно, наиболее очевидное применение хронобиологии — это лечение около нарушений сна , а также временных состояний, таких как нарушение суточного ритма. Использование светотерапии и введение мелатонина в определенное время дня можно использовать как средство. сброса циркадных ритмов и, тем самым, влияния на режим сна. Другие возможные применения хронобиологических исследований — это определение времени поступления калорий и натрия в рацион человека, а также времени приема лекарств и лучевой терапии.

>> Временные иллюзии

,

Жизнь по часам: наука хронобиология

Living by the clock: The science of chronobiology

Кажется, что часы никогда не останавливаются. Кажется, мы боремся с этим каждый день: спешим на работу, выполняя поручения, стараясь уснуть, сколько можем. Никогда не бывает достаточно времени, чтобы делать то, что нам нужно или что мы хотим сделать, и как раз когда нам кажется, что мы почти увязли в выходные или в выходные, часы продолжают идти, и карусель начинается снова.

Такова жизнь большинства людей в нашем беспокойном обществе 21-го века.Несомненно, большинство из нас время от времени проклинали создателей безжалостных графиков работы, соблюдателей сроков, хозяев привязанных ко времени обязательств, по которым наша экономика и общество постоянно действуют. Но какими бы произвольными они ни казались, часы, календари и расписания не являются изобретением людей. Часы — механизмы, отслеживающие и отмечающие течение времени — являются неотъемлемой и незаменимой частью жизни на Земле, от самых простых и примитивных одноклеточных организмов до людей.

Исследование того, как биологические часы контролируют и регулируют почти все функции жизни, называется хронобиологией. Это богатая дисциплина, охватывающая широкий спектр наук, синтезирующих их методы и точки зрения новыми и захватывающими способами. И почти даже не пытаясь сделать это, Пенсильванский университет стал одним из ведущих мировых центров хронобиологии, проводя передовые исследования, в которых участвуют почти все научные отделения Пенсильванской медицины и несколько отделений его больниц.

Хронобиология, говорит Амита Сегал, «в основном относится к процессу, с помощью которого организмы определяют время физиологии и поведения, так что все происходит ритмично».

«Хронобиология — это биологическое время», — говорит Амита Сегал, доктор философии, профессор нейробиологии и исследователь Медицинского института Говарда Хьюза. «Это в основном относится к процессу, с помощью которого организмы определяют физиологию и поведение, так что все происходит ритмично». Устойчивые ритмы жизни, биологические часы, которые контролируют, когда вы просыпаетесь, спите, едите, перевариваете пищу и выполняете почти все другие функции живого организма, — все это область хронобиологии.

Хотя люди всегда, по крайней мере, подсознательно осознавали, как на их собственные тела и другие формы жизни влияют естественные ритмы, такие как цикл день-ночь, времена года и приливы, наука мало обращала внимания на такие явления для большинства людей. история. В 18 веке любопытные люди, такие как шведский натуралист Карл Линней и французский астроном Жан-Жак д’Орту де Майран, отмечали, как определенные растения реагируют на разное время суток, или наблюдали, как поведение животных меняется в зависимости от света и темноты.Но никого не интересовала идея настоящих биологических часов в теле. Возможно, это произошло потому, что естественные ритмы настолько широко распространены и, ну, естественно, что они просто воспринимались как должное — или, возможно, даже когда наука Просвещения, казалось, все больше раскрывала работу механистической, часовой вселенной, управляемой ньютоновской физикой, Представление о людях, управляемых часами, казалось неестественным, даже в некотором роде кощунственным.

К ХХ веку, однако, стало ясно, что существуют важные связи между тиканьем часов и работой жизни, даже внутри нашего собственного тела.Ученые обнаружили, что кровяное давление естественным образом меняется в зависимости от времени суток, и начали думать о таких проблемах, как сон, гормональные циклы и графики работы, особенно в связи с индустриализацией и современностью, которые привели к тому, что общество, в котором работают 24 часа в сутки, зависит от сменной работы.

Тем не менее, хронобиология не стала признаваться законной областью научных исследований примерно до 1960-х годов, когда появились работы таких ученых, как Франц Халберг из Университета Миннесоты, который ввел термин «циркадный» (что означает 24- часовой период), а также Колина Питтендри из Принстона и Стэнфорда, который организовал первый специализированный научный симпозиум по биологическим часам в лаборатории Колд-Спринг-Харбор в 1960 году.Халберг, Питтендрай и их коллеги помогли заложить большую часть основ хронобиологии, сплетая воедино различные направления исследований из биологии, психологии и генетики.

Однако, как и многие другие междисциплинарные науки, возникшие в результате пересечения более традиционных областей, зарождающаяся область все еще не воспринимала всерьез. «Еще в конце 80-х мой коллега из Дартмута, один из ведущих людей с циркадным ритмом, написал грант о циркадных ритмах, и один из рецензентов назвал это полем« сгибания ложки », — отмечает Сегал.«Это рассматривалось как« мягкая »наука, это не была точная наука, это было то, чем занимались психологи». Это окончательно изменилось, когда новые методы начали раскрывать реальную работу биологических часов на неврологическом и особенно молекулярном уровне, показывая, что они намного сложнее и важнее, чем считалось ранее. «Только когда мы начали находить гены и молекулы, люди восприняли это всерьез».

«Когда я учился в медицинской школе, меня учили, что в теле есть часы, а часы находятся в той части мозга, которая называется супрахиазматическим ядром или SCN», — вспоминает Митчелл Лазар, М.D., доктор философии, профессор медицины Сильвана Х. Эйсмана и директор Института диабета, ожирения и метаболизма. «И то, как мы взаимодействуем с окружающей средой, заключалось в том, что свет попадает в нашу сетчатку, которая является частью мозга, сетчатка посылает нейронный сигнал в SCN, который более или менее говорит о том, что свет не светится или не светится. Это помогает увлечь часы в SCN, а затем через периферическую нервную систему и нервы SCN сообщает остальному телу, который час, поэтому он координируется.Это была старая модель ».

По сути, вместо того, чтобы управляться одними большими часами, чей колокол звонит по всему организму, каждое живое существо представляет собой часовую мастерскую, в которой находится множество часов, отсчитывающих синхронно — но не всегда синхронно.

Но не все так просто. SCN размером с рисовое зернышко, расположенный в середине мозга в гипоталамусе, чуть выше зрительных нервов, действительно являются главными неврологическими часами у людей, управляющими циркадными ритмами, составляющими наиболее важный биологический временной цикл.Подключенный к зрительному нерву, SCN получает сигналы о свете и темноте от световых рецепторов сетчатки глаза, а затем отправляет эту информацию в шишковидную железу, гипофиз и другие части гипоталамуса. Гормоны, такие как мелатонин и кортизол, затем попадают в кровоток, чтобы контролировать физиологические и поведенческие реакции, такие как температура тела и артериальное давление, среди многих других.

И все же SCN — не единственные часы в вашем теле. Фактически, практически каждая из ваших клеток содержит молекулярные часы, которые контролируют ее функционирование и взаимодействие с другими клетками и тканями.То же самое можно сказать и обо всех других живых существах, вплоть до самых простых и примитивных одноклеточных организмов, таких как цианобактерии. По сути, вместо того, чтобы управляться одними большими часами, колокол которых звенит по всему организму, как Биг Бен на улицах Лондона, каждое живое существо — это часовой магазин, содержащий множество часов, тикающих в унисон, но не всегда синхронно. ,

Так же, как ритм является фундаментальной частью музыки, он также является неотъемлемой частью жизни.Но в то время как вполне возможно иметь музыку без ритма, жизнь невозможна без наличия регулярных, повторяющихся временных циклов. Есть знакомый 24-часовой циркадный цикл, который можно разделить на дневные (дневные), ночные (ночные) или сумеречные (сумеречные) периоды. Но живые существа также следуют другим циклам: инфрадианам (более одного дня), таким как менструальный цикл человека или модели миграции некоторых животных; ультрадиан (короче суток), например периоды сна; и даже циклы, настроенные на приливы и отливы.Все живые существа танцуют под самые разные ритмы.

Эти ритмы и часы, которые их поддерживают, не произвольны или случайны, но являются неизбежным результатом нашей эволюции на этой конкретной планете. «Это надежная биология, которая развивалась в зависимости от вращения Земли вокруг своей оси относительно звезды каждые 24 часа», — объясняет Дэвид Дингс, доктор философии, руководитель отдела сна и хронобиологии Департамента психиатрии и заместитель директора. Центра нейробиологии сна и циркадных ритмов.В конечном итоге, говорит он, «хронобиология основана на орбитальной механике». Если мы когда-нибудь откроем для себя жизнь на другой планете с другим орбитальным периодом и другими днями, месяцами и годами, эта жизнь будет двигаться в этих ритмах, а ее биологические часы будут установлены на время, совершенно отличное от нашего.

Так же, как элементы, из которых состоят наши тела, когда-то были выкованы миллионы лет назад в сердцах взрывающихся звезд, мы живем ритмами нашей планеты и звезды. Как выразился Дингес: «Это настолько фундаментальная область того, что значит быть формой жизни на Земле, что трудно представить, что она не участвует в ключевых способах поддержания нашего уравнения энергии, нашего уравнения ввода-вывода и, следовательно, наше здоровье.«

Как выяснили исследователи Пенна, эта элементарная связь между нашим биологическим происхождением на Земле и тем, как мы живем и процветаем, беспокоит гораздо больше, чем когда мы спим или когда мы голодны. Когда вещи не синхронизируются или не общаются, ритмы жизни и здоровья могут быть в корне нарушены.

Living by the clock: The science of chronobiology
Иллюстрация концептуализирует расширенную сеть генов часов, показывая гены, влияющие на часы, которые участвуют в большом количестве биологических процессов.Десятки молекулярных путей функционально связаны с функцией часов и наоборот. Предоставлено: Джон Хогенеш.

24-часовой циркадный цикл является наиболее важным, потому что по определению мы имеем дело с ним каждый день. Сегал провела свою карьеру, исследуя молекулярную основу этого цикла, так называемые молекулярные часы, и то, как они вызывают потребность во сне. Ей удалось найти некоторые важные части головоломки, в том числе один из генов, участвующих в молекулярных часах, и идентифицировать некоторые важные сигнальные пути, которые управляют циркадным циклом.

«Я попала в эту область, когда была научным сотрудником в Университете Рокфеллера, где мы открыли второй ген циркадного ритма животных», — говорит она. «До этого был известен только один из животных». Это было в далеком 1994 году, после чего, как она объясняет, «полевые исследования начали набирать обороты. Были найдены гомологи млекопитающих, и механизмы начали прорабатываться».

Большая часть исследований Сегала касается проверенной плодовой мухи Drosophila melanogaster. Хотя мухи не могут закрывать глаза, как люди (насколько нам известно, им и не снятся), они спят точно так же, и лаборатория Сегала использовала модель дрозофилы, чтобы найти два гена, также присутствующие у людей, вне времени и периода, которые регулируют 24-часовой цикл отдыха и активности, а также способ сброса цикла светом.

Сегал обнаружил, что уровни вневременного белка менялись в зависимости от света и темноты. «Механизм, с помощью которого часы сбрасываются в ответ на свет, заключается в снижении уровня вневременного белка. Уровень белка высокий ночью, низкий днем. На протяжении многих лет люди знали, что если вы светите ночью, вы сбрасываете твои часы «. Между тем, белок PER устанавливает длину цикла. Настроив ген PER, Сегал смог фактически изменить 24-часовой циркадный ритм молекулярных часов на 19-часовой цикл.Эксперимент доказал, что, хотя на него может влиять свет, циркадные часы в конечном итоге являются генетическим механизмом.

«В настоящее время у всех видов, у которых были идентифицированы механизмы реакции на часы, это всегда изменение уровней того, что мы называем часовым компонентом, одним из этих генных продуктов», — объясняет она. «Циркадный ритм по определению — это то, что может сохраняться в отсутствие сигналов окружающей среды. Поэтому, если что-то идет вверх и вниз с 24-часовым ритмом в цикле света и темноты, это не обязательно циркадный ритм, потому что он может быть вызван свет.Циркадные ритмы должны сохраняться в постоянной темноте. Однако их можно сбросить с помощью света, и они обычно синхронизируются с вашей средой, поэтому вы страдаете от смены часовых поясов при переходе из одного часового пояса в другой ».

Как указывает Дэвид Дингес, «потребление пищи, сохранение тепла, потеря тепла — это часть основной регуляции энергии, а затем и поведенческой активности. И циркадная система регулирует все это».

Хотя генетические механизмы сложны и до сих пор не до конца изучены, неудивительно думать, что что-то вроде нашего сна и бодрствования тесно связано с биологическими часами.Однако сюрпризы случаются и на других уровнях. Сегал отмечает, что «за последние 10-12 лет [стало ясно], что часы не ограничены мозгом. Часы присутствуют во многих различных тканях тела, будь то мухи или млекопитающие. Итак, часы есть в печени, есть часы в почках, есть часы в поджелудочной железе, и они контролируют местные тканевые функции. Тот факт, что так много процессов являются ритмичными, — это кое-что еще, что несколько удивительно. Степень циркадной регуляции не была известна, пока мы фактически не осознали часы есть повсюду, а потом стали смотреть более внимательно и понимать, что гены вращаются повсюду.«

Это открытие приводит к следующему сюрпризу, а именно к растущей синергии, которую обнаруживают исследователи между биологическими часами и другими жизненно важными биологическими процессами, которые включают питание, фертильность, метаболизм и поддержание равновесия тела. «Около 10 лет назад, используя массивы ДНК, мы и другие группы оценили, что около 10 процентов генов в организме находятся под контролем часов», — говорит Джон Хогенеш, доктор философии, доцент фармакологии в Институте трансляционной медицины и медицины. Терапия в Пенсильвании.«С тех пор мы переделали исследования с использованием более сложных технологий и экспериментального дизайна, и теперь мы обнаруживаем, что более трети компонентов вашего генома, в том числе более половины всех путей реакции на лекарства, контролируются часами. Я думаю, это подтверждает то, что биологи с часами чувствовали все время, а именно, что, вероятно, по крайней мере треть, если не больше нашей физиологии и метаболизма находится под прямым или косвенным контролем часов ».

Как указывает Дингс, «потребление пищи, сохранение тепла, потеря тепла — это часть основной регуляции энергии организма, а затем и поведенческой активности.И циркадная система регулирует все это ».

Но как эти часы работают, чтобы контролировать такую ​​активность? Как они общаются друг с другом и с органами и тканями, находящимися в их ведении? Как SCN в мозге все это координирует и синхронизирует? Это вопросы, которые исследуют такие исследователи, как Гаррет Фитцджеральд, доктор медицинских наук, заведующий кафедрой фармакологии и директор Института трансляционной медицины и терапии. Он обнаружил, что связь между главными часами SCN и периферийными часами тела не является односторонней.«Я использовал пример оркестра, — говорит он. «В оркестре парень с палкой, очевидно, общается с людьми, играющими на различных инструментах, он — мастер часов. Но его поведение в некоторой степени обусловлено поведением человека, играющего на гобое. Более того, теперь у нас есть доказательства того, что Периферийные часы также общаются друг с другом. Так что парень, играющий на скрипке, находится под влиянием парня, играющего на гобое. Доминирующая парадигма — это главные часы, но это намного сложнее.И так же, как парень, играющий на гобое, эти периферийные часы также обладают способностью к автономному поведению ».

Гаррет Фитцджеральд и его команда были «очень заинтересованы в том, в какой степени генная вариация в генах часов может способствовать особенно сердечно-сосудистой дисфункции, а также метаболическому синдрому».

Фитцджеральд особенно интересуется ролью часов в регулировании метаболизма. «Мы, очевидно, очень заинтересованы в том, в какой степени генная вариация в генах часов может способствовать особенно сердечно-сосудистой дисфункции, а также метаболическому синдрому, который, очевидно, тесно связан с сердечно-сосудистой дисфункцией», — говорит он.Предыдущая работа его лаборатории изолировала сердечно-сосудистые часы и показала, как они контролируют изменения артериального давления с течением времени. «И когда мы пошли посмотреть на гены, которые колеблются в аорте и которые будут находиться под контролем часов, мы были поражены, обнаружив, что они распадаются на очень дискретные функциональные кассеты: метаболизм углеводов, метаболизм липидов, созревание дипоцитов и целостность сосудов.И они элементы, которые нарушаются при метаболическом синдроме.Таким образом, здесь впервые был механистический интегратор очень дискретных фенотипических проявлений метаболического синдрома.Мы пошли дальше, чтобы показать, что часы играют очень большую роль в метаболизме углеводов ».

Совсем недавно Фитцджеральд обнаружил связь между нарушением работы часов и ожирением — и, что еще более интересно, доказательство того, что так же, как главные часы в SCN направляют другие часы по всему телу, эти периферийные часы также могут управлять SCN. Используя аналогию с оркестром, это как если бы гобоист принял эстафету от дирижера в середине симфонии. Когда Фитцджеральд удалил важный ген часов, называемый Bmal1, в жировых клетках мышей, собственные часы SCN были нарушены.«Мы показали, что это изменило сигнализацию липидов в плазме, которая прошла к центрам питания в мозгу, чтобы изменить поведение таким образом, что это привело к ожирению». Полученные данные согласуются с ранее установленной корреляцией между работой в ночную смену и нарушениями сна с повышенным риском ожирения и нарушения обмена веществ.

Другой компонент молекулярных часов, связанный с метаболизмом, — это молекула Rev-Erb, которая существует в двух формах (Rev-ErbA и Rev-ErbB).Они являются частью семейства молекул, известных как ядерные рецепторы, которые являются главными регуляторами метаболизма и развития. Лазар отмечает, что, когда он обнаружил Рев-Эрба еще в 1989 году, «он был сиротой, а это означает, что мы действительно не знали, что он делает. В течение многих лет моя лаборатория изучала его с точки зрения интересной молекулы, которая должна есть функция, и мы действительно хотели бы знать, что это такое «.

Затем другая группа в Швейцарии обнаружила сильную корреляцию между вариациями уровней Rev-Erb и циркадными ритмами, что заставило лабораторию Лазара сосредоточиться на том, как Rev-ErbA и B вписываются в молекулярные часы.Они обнаружили, что вариации уровней Rev-Erb в зависимости от циркадного цикла влияют на синтез липидов в печени. Нарушение Rev-Erb привело к резкому увеличению содержания жира в печени на моделях мышей. «Эти исследования действительно впервые наглядно демонстрируют эпигенетический контроль метаболизма, который является циркадным и имеет физиологическое значение, потому что жир в печени может быть как причиной, так и следствием диабета, а также может быть проблемой с точки зрения самой печени, «Лазар указывает, добавляя, что жирная печень является второй наиболее частой причиной трансплантации печени.

Джон Хогенеш рассматривает функции часов в многоклеточных организмах «как способ временного разделения несовместимых биохимических структур. Например, окислительные и восстановительные реакции не могут происходить в одном месте и в одно время».

Каким бы жизненно важным ни был этот природный часовой механизм для жизни человека и всех других организмов, развившихся на нашей планете, почему они вообще возникли? Зачем нужны какие-то встроенные механизмы часов?

Альберт Эйнштейн однажды заметил, что «единственная причина для времени в том, что все не происходит сразу.»Хогенеш, который проводит свое время, изучая генетические часы и различные физиологические процессы, которые они контролируют, склонен соглашаться». Мне нравится думать об этом, часы функционируют в многоклеточных организмах как способ временного разделения несовместимых биохимических структур. Например, окислительные и восстановительные реакции не могут происходить в одном месте и в одно и то же время. Ткани позволяют вам разделять их по месту, но часы позволяют вам временно организовать вещи более эффективным образом.Таким образом, эволюция часов, возможно, восходит к необходимости выполнять эти различные химические функции. В древних организмах, не имеющих множественных тканей, временная организация была единственным способом сделать это ».

Какой бы ни была причина наших биологических часов и сколько бы функций они ни выполняли, совершенно ясно, что возиться с ними — плохая идея. По словам Дингеса, «хронобиология — это жестко запрограммированная, довольно негибкая биология, и тем не менее социальные и экономические системы современных людей постоянно ее вызывают.«Любой, кто испытал смену часовых поясов, работал в смену или просто пропустил одну или две ночи сна, может засвидетельствовать это». Потеря сна — лишь одна часть этой провокации », — добавляет Динджес.« Другие части — это нарушение времени и прием пищи в неподходящее время, что может ускорить увеличение веса. Это также может сделать вас более склонным к хроническому недосыпанию и, следовательно, менее безопасным и менее внимательным. А есть и другие непредвиденные последствия, которых мы не понимаем. Всемирная организация здравоохранения свидетельствует о более высоком уровне заболеваемости раком груди и простаты при работе в ночную смену.«

Одна из целей хронобиологии, помимо простого понимания того, почему и почему наши внутренние часы, состоит в том, чтобы найти способы лучше адаптироваться и жить с неизбежными нарушениями, которые современная жизнь накладывает на наши естественные и древние биологические ритмы. Динджес работает над разработкой математических моделей для более точного прогнозирования суточного ритма человека с целью достижения большей гармонии между природой и необходимостью. «Эти модели все чаще используются, изучаются, оцениваются и внедряются в регулируемых отраслях по всему миру, отраслях, в которых правительства исторически регулировали, сколько часов вы можете работать — грузовые перевозки, авиация, горнодобывающая промышленность.И мы видим, что эти модели могут помочь предсказать, когда работники будут подвергаться большему риску или какие графики менее опасны или менее проблемны, чем другие графики ».

Сегал отмечает, что лучшее понимание работы молекулярных часов и того, как они влияют на поведение и метаболизм, также может привести к лекарствам, которые могут облегчить смену часовых поясов и симптомы недосыпания. Работа Фитцджеральда, Хогенеша и Лазара о том, как часы влияют на метаболизм и другие важные функции организма, также может иметь широкое терапевтическое значение.«Например, если мы отключим часы, у мышей появится синдром ускоренного старения, который предполагает, что достаточное функционирование часов очень важно для нашего биологического равновесия», — объясняет Фитцджеральд. «Мы знаем даже из исследований людей, что многие из наших гормонов проходят цикл в течение дня, и по мере того, как мы стареем, эти ритмы теряют время, прежде чем они в конечном итоге иссякают. Поэтому я думаю, что есть большой интерес к тому, как дисфункция часов может способствовать старению. и как эта дисфункция связана с так называемым окислительным стрессом.Фитцджеральд также отмечает, что эффективность лекарств также может быть улучшена путем достижения большей гармонии с хронометражем организма: «На протяжении десятилетий было известно, что время суток может существенно влиять на кинетику того, как лекарства расщепляются и выводятся. Если вы дадите одно и то же лекарство в разное время дня, вы можете получить очень разные уровни лекарства и, следовательно, разные ответы. Несмотря на эти знания, удивительно, насколько мало они повлияли на клиническую практику ».

По самой своей природе, поскольку она включает в себя так много разных аспектов жизни на их основных функциональных уровнях, хронобиология превратилась в определенно междисциплинарную науку.Из дисциплины, которая когда-то считалась чем-то большим, чем «сгибание ложки», чем-то мягким и нечетким и, возможно, лишь немного более достойным, чем исследования ESP, она превратилась в жизненно важную область, охватывающую молекулярную биологию, физиологию, эндокринологию, неврологию, генетику, психиатрию. , исследования сна — даже астрономия, если учесть космическое происхождение биологических часов. «Это настолько повсеместно, что нет ни одного научного общества или группы, где можно было бы все это увидеть», — замечает Дингс.«На самом деле вам нужно побывать на многих собраниях, чтобы увидеть, как люди работают над этим на разных уровнях. Это отражает множество способов, которыми эту систему нужно понимать, исследовать, анализировать и моделировать».

Сегал уточняет: «В некоторой степени междисциплинарный характер помогает в выяснении вещей. Вы идете на встречу, и там будут люди, изучающие цианобактерии, и люди, изучающие мышей и мух, и люди, изучающие людей, весь спектр. Междисциплинарный характер помог двигаться вперед.«

Потребность в интеллектуальном разнообразии и ряде различных научных точек зрения сделала Пенн рассадником хронобиологических открытий. «Я думаю, что это немного случайно, и отчасти потому, что Пенн — отличное место для сотрудничества», — говорит Лазар. «У всех нас разные углы зрения, и это хорошо, мы не хотели бы делать одни и те же вещи. Но это очень дополняет друг друга. Я думаю, можно с уверенностью сказать, что здесь нет внутренней конкуренции, что действительно фантастический аспект. этого.«

По словам Хогенеша: «Это подчеркивает невероятную широту и глубину исследований, которые мы проводим в Пенсильвании. Я думаю, что это предмет гордости нашего сообщества часов и сна, абсолютное превосходство людей здесь и то, насколько все готовы к сотрудничеству. «.

Вопросы хронобиологии столь же сложны и разнообразны, как и детали часов — шестерни, пружины, винты — и ученые Пенна работают над тем, чтобы собрать все детали воедино. Возможно, нам не удастся убежать от часов, которые отмечают моменты нашей жизни, но мы можем научиться лучше согласовываться с их ритмами.


Жизнь на время: вызывает ли потеря суточного ритма ожирение?


Предоставлено
Медицинский факультет Пенсильванского университета

Ссылка :
Жизнь по часам: наука хронобиология (2013, 3 июня)
получено 18 августа 2020
из https: // medicalxpress.ком / Новости / 2013-06-часы-наука-chronobiology.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, нет
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

,

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *