Cirkadiánny rytmus Anatómia a fyziológia

Keď často prechádzame na letný alebo zimný čas, keď pracujeme v nočných zmenách alebo keď cestujeme a meníme časové pásmo, nakoniec sa cítime dezorientovaní, máme problémy so spánkom alebo cítime rôzne fyzické poruchy. Pri všetkých týchto zmenách je ovplyvnený cirkadiánny rytmus, prirodzené hodiny nášho tela, ktoré pomáhajú nášmu telu prispôsobiť sa nočnému cyklu.

Aký je cirkadiánny rytmus?

Cirkadiánny rytmus predstavuje cyklus približne 24 hodín, ktorý prebieha na fyzickej, duševnej a behaviorálnej úrovni, v reakcii organizmu na striedanie prostredia svetlo-tma. Cirkadiánny rytmus je špecifický pre všetky živé organizmy, od jednobunkových tvorov až po ľudí. Veda, ktorá študuje cirkadiánny rytmus, je chronobiológia. (1)

Cirkadiánny rytmus súvisí s rotáciou, ktorú Zem robí okolo svojej osi počas 24 hodín. Spočiatku sa predpokladalo, že u ľudí tieto „vnútorné hodiny“ nie sú ekvivalentné dĺžke otáčania, respektíve 24 hodín, ale sú 25 hodín, čo vysvetľuje u niektorých ľudí výskyt problémov so spánkom. Posledné merania harvardských profesorov ukázali, že tento rytmus je 24 hodín a 11 minút. Najviac ich prekvapilo okrem podobnosti dĺžky života s ostatnými živými vecami aj to, že pre mladých aj starších ľudí je vnútorná doba jedného dňa rovnaká. (2)

Mnoho funkcií tela má cirkadiánny rytmus, od cyklu spánku po prebudení až po vitálne funkcie tela. Ako je veda čoraz presnejšia v meraniach, ktoré robí, rozpoznáva sa čoraz viac cirkadiánnych rytmov; tak sa nedávno zistilo, že dokonca rast kostí nastáva po cirkadiánnom rytme. (4)

Na fyziologickej úrovni nedávne štúdie preukázali, že cirkadiánny rytmus pozostáva zo súboru vzájomne prepojených proteínov, ktoré majú schopnosť vytvárať si vlastný rytmus. Fyziológia bunky je vystavená vnútorným „hodinám“ trvajúcim 24 hodín, ktoré pozostávajú zo vzájomne prepojených molekulárnych slučiek. Tieto bunkové hodiny sú zase koordinované suprachiasmatickým jadrom, ktoré pomáha telu prispôsobiť sa cyklom vo vonkajšom prostredí. (3), (5)

Ak ste sa pýtali, ako naše telo dokáže rozlíšiť medzi dlhými dňami/krátkymi jarnými a letnými nocami a krátkymi dňami/dlhými zimnými dňami a ako sa dokáže adaptovať na meniace sa ročné obdobia, viete, že to určuje cirkadiánny rytmus. úpravy tela podľa vonkajších časových faktorov. Cirkadiánny rytmus sa podieľa na načasovaní dní, ale tiež zasahuje do adaptácie organizmu z fyziologického a behaviorálneho hľadiska na prechod do novej sezóny. (3)

Odborníci sa domnievajú, že cirkadiánny rytmus možno definovať prostredníctvom troch vlastností:
1. vytrvalosť asi 24 hodín, aj keď chýbajú vonkajšie časové prvky (príklad: denné svetlo)
2. schopnosť prispôsobiť sa, keď dôjde k zmenám vonkajších podmienok (napríklad: prepnutie na nové časové pásmo, letný čas alebo iná sezóna)
3. má nemennú dobu trvania fyziologickej teploty (príklad: teplotná kompenzácia) (3)

Vývoj cirkadiánneho rytmu

Prípadová štúdia profesorov Texaskej univerzity sa zamerala na dieťa pozorované od prvého dňa života do veku šiestich mesiacov.
Pozorovalo sa, že poradie výskytu cirkadiánnych rytmov bolo nasledovné: cirkadiánny rytmus teploty sa objavil asi hodinu po narodení, cirkadiánny rytmus bdelosti sa objavil ako druhý a cirkadiánny rytmus spánku sa objavil ako posledný. Cirkadiánny okraj teploty sa ustálil po jednom týždni narodenia, tj. Stav bdenia 45. deň, približne súčasne so zvýšením koncentrácie melotonínu, a spánok až 56. deň. Zistilo sa tiež, že nočný spánok dieťaťa sa najskôr prispôsobuje časovým prvkom, ktoré ohlasujú príchod noci (západ slnka a absencia svetla), potom sa prispôsobuje spánkovému programu rodiny, a to všetko pred 60. dňom, čo, podľa odborníkov ukazuje počiatočné stanovenie cyklu svetlo-tma nasledované sociálnym určením. (6)

Pohlavné rozdiely v cirkadiánnom rytme

Štúdia vedcov z Harvardovej univerzity ukázala, že medzi cirkadiánnym rytmom žien a mužov existuje množstvo rozdielov. Ukázalo sa, že dĺžka ženských biologických hodín bola asi o šesť minút kratšia ako u mužov. U niektorých žien tiež vnútorné hodiny bijú oveľa rýchlejšie ako zvyčajne; najmenej jedna z troch žien dokončí denný cyklus rýchlejšie ako 24 hodín. Vedci zaoberajúci sa spánkom upozorňujú na nedostatok spánku žien z dôvodu mnohých úloh, ktoré musia dennodenne vykonávať v súvislosti s prácou, domácou starostlivosťou a deťmi, čo je všetko, čo je potrebné robiť večer, čo robia. im bráni v skorom spánku a dostatočnom spánku. Štúdie tiež preukázali, že nespavosť je o 50% častejšia u žien ako u mužov a na týchto rozdieloch môžu mať vplyv cirkadiánne rytmy. Nové štúdie by mohli presnejšie vysvetliť mechanizmy, ktoré stoja za týmito rozdielmi. (8)

Dôsledky cirkadiánneho rytmu na zdravie

Štúdie preukázali, že cirkadiánny rytmus má dôležitú úlohu v cykle spánku-bdenia, telesnej teplote, produkcii hormónov, hladi atď. Ovplyvnenie cirkadiánneho rytmu môže mať zároveň negatívny vplyv na zdravie a celkovú pohodu tela, čo môže viesť k poruchám spánku, obezite, depresiám, cukrovke atď. (1)
Cirkadiánny rytmus riadia „hodinové“ gény, ktoré prenášajú genetické pokyny na produkciu bielkovín. Hladina týchto bielkovín sa podľa určitých rytmických vzorcov zvyšuje a znižuje. Tieto biochemické oscilácie riadia funkcie tela, činnosť srdca, krvný tlak, metabolizmus a ďalšie. Cirkadiánny rytmus ovplyvňuje dokonca aj našu náladu a je zapojený do zimnej depresie.
Naše vnútorné hodiny tiež riadia hladinu hormónov, čo môže mať vplyv na to, ako naše telo reaguje na určité lieky. Lepšie pochopenie denného rytmu by mohlo zlepšiť účinok liekov tým, že ich užijete v najvhodnejšom čase. (9)

Dôsledky cirkadiánneho rytmu na rôzne podmienky

Cirkadiánny rytmus a Alzheimerova choroba

Jedna štúdia porovnávala cirkadiánne rytmy zdravých mladých ľudí a starších ľudí s cirkadiánnymi rytmami pacientov s Alzheimerovou chorobou. Záverom bolo, že v prípade pacientov s Alzheimerovou chorobou bol rytmus pokojovej aktivity hlboko ovplyvnený a koreloval s úrovňou závažnosti demencie a poškodenie bolo oveľa závažnejšie v prípade pacientov užívajúcich sedatíva. (10)

Cirkadiánny rytmus a kardiovaskulárne choroby

Posledné štúdie ukázali, že cirkadiánny rytmus sa podieľa na výskyte určitých srdcových a cerebrovaskulárnych príhod, ako je infarkt myokardu, náhla srdcová smrť alebo infarkt. V súčasnosti sa intenzívne študuje patofyziológia a mechanizmy, ktoré určujú tieto variácie, ako aj účinok rôznych liekov na tieto cirkadiánne rytmy. (11)

Cirkadiánny rytmus a rakovina

Odborníci poznamenali, že cirkadiánny rytmus môže spôsobiť množstvo zmien v tolerancii tela a v spôsobe, akým rakovinové nádory reagujú na protirakovinové látky. Je možné, že cirkadiánny rytmus má dôsledky na vznik rakoviny, preto sa začali a v súčasnosti vykonávajú lekárske testy, ktoré zatiaľ preukázali účinnosť princípu chronoterapie, respektíve liečby založenej na cirkadiánnom rytme. Chronoterapia má do dnešného dňa potenciál zlepšiť možnosti liečby rakoviny, ako aj vývoj nových protirakovinových látok. (5)

Cirkadiánny rytmus a depresia

Špecialisti dospeli k záveru, že väčšina príznakov depresie úzko súvisí s cirkadiánnym rytmom, ako sú zmeny nálady počas dňa, poruchy spánku a bdenia a periodické recidívy choroby. U depresívnych osôb sa tiež vyskytujú časté poruchy denného rytmu pri telesnej teplote alebo endokrinných a metabolických parametroch (vylučovanie kortizolu, hormón stimulujúci štítnu žľazu, melatonín a monoamíny), oveľa častejšie ako v prípade zdravých jedincov. K nim sa pridávajú problémy so spánkom: depresívni pacienti s melancholickými príznakmi sa skoro zobudia a dôjde k zhoršeniu rannej nálady.
Abnormality cirkadiánneho rytmu pozorované špecialistami v prípade depresív naznačujú možnú fyziologickú degradáciu cirkadiánneho systému. Existujúce dôkazy však zatiaľ neodôvodňujú záver, že medzi cirkadiánnou poruchou a depresiou existuje príčinná súvislosť. (12)

Vplyv cirkadiánneho rytmu na výkon

Vplyv cirkadiánneho rytmu na spánok

Ľudský spánok sa vyskytuje s cirkadiánnou frekvenciou (v latinčine „circa“ znamená „približne“ a „dia“ znamená „deň“). Spánok je zložitý biologický proces, ktorý vzniká v niekoľkých oblastiach mozgu a je určený fyziologickými a environmentálnymi faktormi. Cirkadiánny rytmus je jedným z týchto faktorov. (15)
Vedcov však zaujímalo, čo sa stane s cirkadiánnym rytmom, keď jedinec už nemá určité signály naznačujúce, či je deň alebo noc. Z tohto dôvodu boli účastníci svojich štúdií umiestnení do priestorov, kde nebol vonkajší signál, ako napríklad bunkre alebo pivnice. Najskôr prvých päť dní mali spoločenské interakcie, jedli v určitých hodinách a mali prístup k televízii a rozhlasu, čím si udržiavali 24-hodinový cirkadiánny rytmus. Po tomto období bol však akýkoľvek ukazovateľ času odstránený. Za týchto podmienok sa pozorovalo, že účastníci mali tendenciu spať čoraz viac ráno, takže trvanie cirkadiánneho rytmu dosahovalo 28 hodín. Keď sa účastníci vrátili do normálneho životného prostredia, rýchlo sa vrátil do svojho bežného 24-hodinového rytmu. (16)

Vplyv cirkadiánneho rytmu na metabolizmus

Vplyv cirkadiánneho rytmu na účinok liekov

De Magio A a kol. uskutočnila metaanalýzu štúdií zameraných na užívanie určitých liekov s prihliadnutím na cirkadiánny rytmus pacientov. Výsledky boli nasledovné: niektoré lieky majú väčšie priaznivé účinky, ak sa podávajú večer (napríklad kortikosteroidy, blokátory receptorov, ranitidín), zatiaľ čo ráno sa odporúčajú lieky, ktoré inhibujú produkciu žalúdočnej kyseliny (inhibítory protónovej pumpy). V prípade iných liekov nie je žiadny významný rozdiel v účinkoch v závislosti od času podania (napr. Lieky, ktoré sú na liečbu astmy inhalované). Uvažovalo sa s inými liekmi, ale vedecké dôkazy nie sú dostatočné na vyvodenie všeobecných záverov. Okrem toho sú potrebné ďalšie štúdie na zachytenie dlhodobého účinku podávania cirkadiánneho rytmu. (18)

Cirkadiánny rytmus a práca na zmeny

Poruchy cirkadiánneho rytmu

Poruchami cirkadiánneho rytmu sa rozumejú časté alebo príležitostné prerušenia spánkových režimov spôsobené buď neefektívnym fungovaním vnútorných hodín, alebo nesúladom medzi vnútornými hodinami a vonkajším prostredím, pokiaľ ide o dobu a trvanie spánku. Nasleduje niekoľko najbežnejších podmienok:

Poruchy spánku spôsobené cirkadiánnym rytmom

Predstavuje skupinu porúch spánku, ktoré ovplyvňujú čas spánku. Postihnutí nemôžu spať a nemôžu sa zobudiť včas, aby splnili program požadovaný školskými, pracovnými alebo sociálnymi potrebami. Spravidla si môžu dostatočne oddýchnuť, ak majú spánok a prebudenie podľa vlastného denného rytmu. Ak neexistuje iná porucha spánku, je ich spánok kvalitný. (19)

Porucha fázy oneskoreného spánku

Je to častá porucha u dospievajúcich a mladých dospelých, ktorí majú tendenciu chodiť do postele veľmi neskoro, zvyčajne nie skôr ako o druhej ráno. Ak zostanete spať nasledujúci deň do neskorých hodín, deprivácia spánku nenastane. Ak sa však zobudia skoro, budú sa cítiť unavení, ospalí a budú mať nedostatok spánku v škole a pri pracovných výkonoch. Zvyčajne sú títo ľudia počas noci oveľa produktívnejší a energickejší.

Pokročilá porucha spánku

Je to bežné u starších ľudí a vyznačuje sa tým, že idete spať a skoro sa zobudíte (od 18-22 do 2-5 ráno). Zvyčajne sa títo ľudia sťažujú, že už nemôžu spať ráno a poobede alebo večer sa cítiť ospalí.

Porucha Jet Lag

Nastáva, keď jedinec cestuje do oblasti s veľmi odlišným časovým pásmom, ako je ten, na ktorý je zvyknutý, a pozostáva z konfliktu medzi vnútornými biologickými hodinami a vonkajšími hodinami tejto oblasti. Cesta na východ je zvyčajne oveľa náročnejšia ako cesta na západ, pretože je ľahšie spánok odložiť, ako sa pokúsiť spať skôr, ako ste zvyknutí.

narkolepsia

Ide o poruchu spánku, ktorá sa prejavuje nadmernou dennou ospalosťou a nekontrolovateľnými epizódami dennej ospalosti, a to aj napriek adekvátnemu nočnému spánku. (20)

Porucha cirkadiánneho rytmu je podľa doterajších výskumov spojená s niekoľkými typmi rakoviny: c.

Negatívny vplyv práce na zmeny na zdravie naznačujú početné štúdie.

Nová štúdia vedcov z University of Colorado Boulder a rady Labora pre lekársky výskum.