Суточные ритмы: Циркадные ритмы: почему дневной свет так важен для хорошего сна?

Содержание

Суточные (циркадные) ритмы • Джеймс Трефил, энциклопедия «Двести законов мироздания»

Спасибо за высказанные мысли, извиняюсь, что не было времени ответить раньше, попробую пояснить свою позицию:

1. Имеется множество видов животных внутренние ритмы, которых не зависят от освещенности (животные глубоких пещер, внутрипочвенные животные (черви), эндопаразиты животных, животные океанического дна, глубоководные рыбы, животные арктических и антарктических широт (за полярным кругом) где ½ года свет, ½ года ночь…). Нельзя забывать и о слепых но в остальном вполне здоровых субъектах (муж. и жен.) у которых циклические процессы не нарушены, а пределы жизни не ограничены. Т.о. свет не может быть «всеобщим» цайтгебером.

2. Температура среды обитания многочисленных видов живых существ стабильна (животные глубоких пещер, эндопаразиты животных, животные океанического дна, глубоководные организмы…). Т.о. температура окружающей среды т.ж. не может быть «всеобщим» цайтгебером. Более того каждый организм стремиться поддержать постоянство температуры своей внутренней среды. Известно, что составные части живого организма: клетки, органы и системы органов эффективно функционируют только в очень узком интервале оптимальных температур.

3. Пищевой фактор один из важнейших факторов существования, и может запускать отдельные ритмические процессы. Однако известны немало видов, которые способны длительно сохранять жизнеспособность, равно как и поддерживать внутренние ритмические процессы без приема пищи: животные находящиеся в спячке (при низкой либо высокой температуре окружающей среды), вынужденное (напр. клещи) либо целенаправленное голодание (напр. человек), «отказ» от приема пищи в брачные периоды (напр. нерестовые виды рыб), миграции - длительные переходы (верблюды) примеров много. Т.о. пища думается т.ж. не может быть «всеобщим» цайтгебером.

Гравитация не ведущий, но один из важнейших факторов внешней среды. К ней однозначно живые системы приспособлены и «настроены» на ее колебания. Колебания величины гравитации зависят от сил притяжения Земли, Луны, Солнца и ближайших планет. В невесомости (на околоземной орбите) сила притяжения земли мало влияет на человека, равно как и другую живую систему. Однако циклическое влияние луны, солнца и ближайших планет сохраняется. В своей работе посвященной морфомеханике, я гравитацию рассматриваю как одну из составляющих механического фактора, под которым подразумеваю сумму всех механических воздействий на живую систему. Я говорю, что живая система способна приспосабливаться к механическому фактору и он может влиять на биологические процессы. Гравитационные колебания это одно из глобальных ритмических воздействий, оно сохраняет стабильность на протяжении тысячелетий и соизмеримо со временем формирования и существования видов. Живые системы (разных видов) однозначно к нему приспособлены. Мне видится, что суточные колебания гравитационного фона выступают в виде синхронизатора значительного числа биологических процессов, являются внешним «камертоном» для них, что важно при непостоянстве освещения, температуры, влажности, пищи….

До сих пор циклические гравитационные колебания мало учитываются при изучении течения биологических процессов в живых системах. Интересна работа которая дает пищу для размышлений: http://elementy.ru/news/431454 Думается, что дорсомедиальная часть супрахиазматического ядра (СХЯ) способна отслеживать колебания гравитации и/или механического фактора внешней среды, с которыми согласуются внутренние циклические процессы у человека…

В своей работе «Рассуждение о морфомеханике», я более подробно рассмотрел влияние механического фактора (включающего и «гравитационную» составляющую), на биологические процессы, в том числе циклические, подробнее см.: http://archipov-sergey.livejournal.com/ Может там, Вы сможете лучше понять мою позицию.

Прошу прощения за мнослов
С уважением Сергей Архипов

Циркадные ритмы — секреты биологических часов

Биологические часы, конечно, синхронизируются с мозгом. Свет, который улавливают наши глаза, помогает поддерживать цикл дня и ночи — именно поэтому при путешествии в другой часовой пояс ваши внутренние часы перестают соответствовать солнечному циклу, а для адаптации требуется примерно неделя. В повседневности злейшим врагом внутренних часов является яркий искусственный свет в ночное время, который буквально дезориентирует системы организма. Ученые выяснили, что даже обычное чтение электронных книг по ночам в течение нескольких часов может вызвать ухудшение сна и ухудшить самочувствие на следующий день.

К счастью, подобные воздействия можно свести к минимуму с помощью «световой гигиены». В течение дня следует обеспечить глаза достаточным количеством яркого света, а вот с наступлением сумерек его воздействие лучше минимизировать. Этот простой шаг позволит циркадным часам синхронизироваться с естественным суточным циклом, что способствует здоровому и крепкому сну.

Будущее и перспективные исследования

Чем дольше ученые изучают циркадные ритмы — тем выше шанс, что они помогут разработать действенные методики того, как привести состояние сна и бодрствования в гармонию. Сейчас большинство исследований направлены на изучение сложных молекулярных механизмов, регулирующих циркадные ритмы: в частности, генетики анализируют взаимодействие CRY1 с другими «часовыми» белками в надежде понять, как именно мутации наносят ущерб биологическим часам.

Они уже выяснили, что мутировавший белок удерживает связь со своими партнерами дольше, чем следует, прямо как неуверенный танцор в более опытной группе. Задержка в синхронизации этой пары подобно цепной реакции вызывает сбой в работе и других систем, вынужденных подстраиваться под нарушенный ритм.

Учитывая сложную и до сих пор не до конца изученную природу биочасов, можно уверенно утверждать, что на циркадные ритмы влияет множество других генов. Это хорошая новость, поскольку в данном случае даже людям с нарушенным геномом можно будет помочь фармакологией, максимизируя полезный эффект и минимизируя негативное воздействие лекарств на организм в целом. Это беда современных препаратов, поднимающих давление или снижающих уровень холистерина — на каждый полезный эффект приходится десяток неприятных побочных.

Возможно, в ближайшем будущем появятся даже специальные гаджеты, которые смогут мониторить состояние ритмов человека в режиме реального времени и предупреждать о сбитом режиме заблаговременно.

Это может звучать как очередной излишне оптимистичный прогноз, но в реальности практически все предпосылки для создания подобных устройств уже выполнены. Сейчас научное сообщество лишь подбирает удобные биомаркеры, содержание которых в крови будет наглядно отражать состояние циркадных ритмов.

Часы нашего тела: что такое циркадные ритмы, и почему нельзя так просто взять и поменять режим дня

Не новость, что период активности у человека сменяется периодом отдыха. Но эти периоды не сменяют друг друга у всех в одно и то же время. Люди засыпают и просыпаются по-разному.

Людей делят на «сов», «жаворонков», а иногда и «голубей», и все они пытались переучить друг друга жить по комфортному для них распорядку. Тех, кто не перестроился, обвиняли в отсутствии силы воли. Споры длились аж до 2017 года, когда американские генетики Джеффри Холл, Майкл Росбаш и Майкл Ян получили Нобелевскую премию в области физиологии и медицины. Они сделали открытие про «клеточные часы» – молекулярные механизмы, которые регулируют циркадные ритмы человеческого организма.

Простыми словами, ученые объяснили, как устроены суточные ритмы и как они влияют на человека (а не человек на них).

Разбирались почему кто-то утром любит мир, а кто-то всех ненавидит до полудня, почему кто-то утром завтракает, а кому-то кусок в горло не лезет, и при чем здесь наука.

Присоединяйтесь к нам в Telegram!

Циркадные ритмы человека: как это работает

«Циркадные ритмы» переводятся с латинских слов как «в течение дня». Эти ритмы чаще называют биологическими часами, которые регулируют чередование сна и бодрствования, пищевое поведение, концентрацию гормонов и давления. Биологические часы регулируются внешними факторами, в т.ч. солнечным светом. К слову, циркадные ритмы есть практически у всех живых организмов на планете и регулируются они не силой воли, а гормонами, генами и белками.

Практически каждая клетка в организме человека обладает молекулярными «часами». Они запускают регулирование физиологических процессов человека на протяжении 24-часов.

Подписывайтесь на нас в Google News!

Британский нейробиолог Рассел Фостер объясняет, что часовые гены отвечают за вырабатывание белков и их контакт создает связь, которая создает колебания часовых белков. Далее они подают сигнал о времени суток клеткам и дают им понять, как себя нужно вести в конкретное время. Так работают биологические часы.

Пример: рано утром мозг сигнализирует клеткам, что нужно повысить температуру тела, которая в 6 часов утра наиболее низкая. Еще нужно дать в кровь гормон кортизол. Да-да, это тот самый гормон стресса, но утром он нужен для энергии после пробуждения. В течение дня его уровень снижается, если конечно нет раздражающих факторов. Вместе с этим, с утра снижается выработка мелатонина – гормона сна. Когда на улице темнеет – уровень мелатонина начинает повышаться для качественного сна ночью.

То есть каждые 24 часа определенные белки по-разному для каждого времени суток взаимодействуют друг с другом.

Нарушение циркадных ритмов и депрессия

И объяснимо и факт, что нарушение любых процессов в организме приводят к проблемам.

Нарушение циркадных ритмов – не исключение.

Когда нарушаются циркадные ритмы, то смещаются эндогенные ритмы «сон–бодрствование» и внешние циклы «свет-темнота». Эта десинхронизация может вызывать сонливость, тошноту, раздражительность, сердечно-сосудистые нарушения, нарушения питания и даже депрессию.

Причины нарушения циркадных ритмов:

  • синдром отсроченного наступления фаз сна;
  • синдром фазового опережения сна;
  • смена часовых поясов;
  • вахтовая работа;
  • болезнь Альцгеймера, или Паркинсона;
  • травмы головы.

Чтобы избежать нарушения циркадных ритмов, в случае со сменой часовых поясов рекомендуется постепенно смещать цикл «сон–бодрствование» к тому графику, по которому человек будет жить в другом поясе. После приезда в новый часовой пояс нужно максимально находиться на дневном свете в часы бодрствования, и организовать себе темноту перед сном. К слову, в аптеках уже можно купить препараты мелатонина для путешественников.

При вахтовой работе нужно обеспечить яркий свет во время работы, и темное и тихое помещение на период сна.

При восстановлении циркадных ритмов из-за синдромов, травм или болезней – необходимо проконсультироваться со специалистом.

А не придумали ли это, чтобы режим свой не перестраивать?

Профессор Института биологических исследований Солка в Сан-Диего Сатчин Панда в своей книге «Циркадный код. Как настроить свои биологические часы на здоровую жизнь» описал интересное исследование. В 1950-е годы группа ученых отправила добровольца в пещеру с запасом еды, свечей и всего самого необходимого. Еще ему дали телефон, по которому он звонил каждый раз, когда ему хотелось спать. Ученые фиксировали время его звонков и за несколько недель определили, что цикл его сна был как часовой механизм, с небольшим смещением – его внутренние сутки длились 24 часа 15 минут. То есть даже при отсутствии дневного света, человек спал и бодрствовал в наиболее комфортный для его организма период.

Доктор Пол Келли из Оксфордского университета сообщил, что с возрастом циркадные ритмы меняются. Это объясняется изменениями организма. Бабушки и дедушки просыпаются рано не из вредности, а потому что с возрастом снижается выработка мелатонина.

По мнению доктора, в разные возрасты есть лучшее время для сна, работы и ужина. Например, в 20 лет лучше всего просыпаться в 9:30 утра, в 30 лет – в 8:00, в 40 лет – в 7:30, в 50 лет – 7:00, после 60 лет – 6:30.

Эффективность работы и активные часы также регулируются циркадными ритмами. Наиболее эффективные рабочие часы – через 2,5-3 часа после пробуждения.

Важно: не всем комфортно вставать в описанное выше время, потому что циркадные ритмы индивидуальны, и нельзя так просто взять и стать «жаворонком», или «совой». Как в случае с исследованием, у человека сутки по «внутренним» часам не всегда длятся ровно 24 часа.

Циркадные ритмы: как быть эффективным на работе

Да, продуктивные часы для работы – через 2,5-3 часа после пробуждения, но кто-то пробудился и готов работать уже в шесть утра, а кто-то наиболее эффективный после полудня.

Для того, чтобы организовать работу, нужно понимать свои лучшие рабочие часы, если вы сотрудник, и дать возможность выбирать время начала рабочего дня, если вы – менеджер. Многие компании предлагают стандартный восьмичасовой рабочий день, но начать его можно в промежуток с 8:00 до 12:00.

Когда человек работает в удобные для себя часы – он работает эффективно, когда наоборот – он работает напряженно и истощается сильнее.

Для максимальной продуктивности нужно соблюдать комфортный для себя режим сна. Например, при недостатке сна способность к обучению падает на 40%. По словам доктора Мэтью Волкера из университета Калифорнии, сон подгатавливает мозг для получения новой информации. Еще одно исследование доказало, что за 24 часа недостаток сна приводит к выработке в организме излишков кортизола – это очень негативно влияет на память и внимание.

Важно понимать, что у каждого человека свой комфортный график, и если его нарушить и жить по чужому – о максимальной эффективности не будет идти и речи.

Ошибка в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter

СУТОЧНЫЙ РИТМ, ЦИРКАДИАННЫЕ ГЕНЫ И ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫЕ НОВООБРАЗОВАНИЯ — Онкология

Многие биохимические, физиологические и поведенческие процессы в организме млекопитающих, в том числе человека, протекают циклично с длительностью периода около 24 ч, подчиняясь так называемым циркадианным (от латинского circa — около и dies — сутки), или суточным, ритмам [1, 2]. Такая цикличность объясняется выработанной в процессе эволюции способностью организма адаптироваться к периодически изменяющимся условиям внешней среды (циклам «свет — темнота») и координировать свои физиологические процессы сообразно с этими условиями.

Нарушения суточного ритма и риск возникновения онкологических заболеваний. В течение двух последних десятилетий наблюдается значительное повышение интереса к хронобиологическим исследованиям. Одна из причин этого заключается в накоплении данных, неоспоримо свидетельствующих о связи нарушений циркадианной ритмики организма с возникновением различных патологических состояний, в том числе онкологических заболеваний. Показательным в связи с этим является тот факт, что в 2007 г. Международное противораковое агентство классифицировало работу в ночные смены, а также частые трансмеридианные перелеты как факторы риска в отношении возникновения гормонозависимых опухолей — рака молочной и предстательной железы [3, 4]. Это заключение было основано на обследовании обширного контингента лиц, подвергавшихся воздействию света в ночные часы. В США в эти исследования, проводившиеся на протяжении 10 лет (1988–1998 гг.), были включены 78 562 женщины, работавшие посменно (медсестры, санитарки) и имевшие минимум три ночные смены в месяц (наряду с дневными и вечерними) [5]. В дополнение к этим наблюдениям та же группа авторов в последующие 12 лет провела обследование с привлечением 115 022 женщин и подтвердила вывод о том, что посменная ра-

бота на 36% повышает частоту возникновения рака молочной железы [6, 7], причем риск развития заболевания возрастает с увеличением количества лет работы в таком режиме. Кроме того, у работающих посменно женщин на 35% повышен риск возникновения рака толстого кишечника [8]. Посменный режим работы (исследования с 1988 по 2004 г., включавшие 121 701 женщину, из них 53 487 — работавших посменно) достоверно повышает также частоту возникновения рака эндометрия [9].

В Японии проведены эпидемиологические исследования относительно влияния посменной работы и, следовательно, воздействия света в ночные часы на возникновение рака предстательной железы. Частоту этого заболевания сравнивали у мужчин, работавших только в дневную смену, с чередованием ночных и дневных смен или только ночью [10]. Авторы показали статистически достоверное повышение частоты возникновения рака простаты у лиц, работающих в условиях чередования смен, по сравнению с работающими только днем (у мужчин, работающих только в ночную смену, повышение частоты этого заболевания было недостоверным). Установлено также повышение риска возникновения гормонозависимых опухолей (рака простаты и молочной железы) у пилотов и стюардесс международных авиалиний, совершающих трансмеридианные перелеты [11–13].

У людей, подвергающихся воздействию света в ночные часы, происходят нарушения циркадианного ритма с развитием так называемого внутреннего десинхроноза. Причиной этого, по современным данным, является расстройство ритмологической координации между главным ритмоводителем организма и остальными органами и тканями. Главный ритмоводитель находится в супрахиазматических ядрах гипоталамуса [14]. Он содержит генетически закрепленную информацию о характеристиках циркадианного ритма. Большинство периферических тканей и ор-

ганов имеют собственные биологические часы, которые, однако, контролируются и синхронизуются главным ритмоводителем (рис. 1).

Рис. 1. Схема биологических часов человека и участие в них мелатонина (СХЯ — супрахиазматические ядра гипоталамуса)

Супрахиазматические ядра гипоталамуса адаптируют внутренний ритм организма к изменяющимся условиям внешней среды. Основным показателем времени для человека и млекопитающих является свет, а если говорить о дневных животных и человеке , то это чередование светлого и темного времени суток. Эта циркадианная информация воспринимается особыми клетками ганглиев сетчатки, которые содержат фотопигмент меланопсин, чувствительный к свету синей области спектра (450–485 нм) [15, 16]. От сетчатки циркадианная информация по ретиногипоталамическому тракту передается в супрахиазматические ядра гипоталамуса [17], а далее — в верхний шейный ганглий и от него — в эпифиз. В верхнем шейном ганглии нервный сигнал превращается в химический: нервные окончания ганглия выделяют в ткань эпифиза норадреналин, который инициирует в эпифизе синтез мелатонина (см. рис. 1). Посредством поступающего в кровь мелатонина главный ритмоводитель контролирует и синхронизирует ритмы всех периферических органов и тканей. Мелатонин синтезируется ночью, днем в плазме крови его практически нет, поэтому мелатонин называют химическим маркером ночи. Мелатонин контролирует суточный ритм синтеза гормонов, в частности гормонов репродукции. В результате пик содержания половых гормонов (эстрогенов и тестостерона) в крови наблюдается в светлое время суток, в первой половине дня. В темное время суток содержание этих гормонов минимально. Если человек находится в условиях внешнего освещения круглые сутки, ночного повышения содержания мелатонина в крови и его ингибирующего влияния на продукцию половых гормонов не происходит, повышается содержание последних в крови и нарушается функция их рецепторов. Отсюда — риск возникновения гормонозависимых опухолей.

В ряде исследований показано, что уровень мелатонина в крови снижается и под действием электромагнитного поля с частотой 60 Гц, характерного для бытовых осветительных приборов [18, 19]. Следовательно, для сохранения нормальной циркадианной

ритмики организма сон в ночные часы должен протекать при выключенных осветительных приборах.

Связь между нарушением циркадианной ритмики и риском возникновения гормонозависимых опухолей подтверждается и эпидемиологическими исследованиями на людях с поврежденным зрением [20– 24]. Сниженный риск возникновения гормонозависимых опухолей у слепых людей показан как для женщин, так и для мужчин. В то же время у лиц с частично утраченным зрением частота опухолей молочной и предстательной железы не отличалась от таковой у людей с нормальным зрением.

Накапливаются данные о том, что нарушения циркадианного ритма и развитие внутреннего десинхроноза причастны также к возникновению острого миелоидного лейкоза [11], неходжкинской злокачественной лимфомы [25], а также патологий неопухолевого характера — депрессий [26], ожирения [27], раннего диабета [28]. Наконец, нужно упомянуть о статистических исследованиях, свидетельствующих о том, что онкологические пациенты с сохраненной в пределах нормы суточной ритмикой организма имеют бóльшую продолжительность и лучшее качество жизни по сравнению с аналогичными больными, у которых суточная ритмика нарушена [29].

Молекулярная структура биологических часов. На уровне молекулярной организации биологические часы представляют собой особую группу так называемых циркадианных генов и их белковых продуктов [14, 30, 31]. В течение суток содержание циркадианных белков в клетке закономерно меняется, отражая различные фазы суточного цикла. У млекопитающих ключевыми циркадианными генами являются Clock, Bmal1, Period (Per1, Per2, Per3) и Cryptochrome (Cry1, Cry2). Циркадианные гены организованы в транскрипционно-трансляционную петлю (рис. 2), в которой регуляция осуществляется по принципу обратной связи [32, 33]. Позитивное звено этой петли составляют два гена — Clock и Bmal1, которые кодируют транскрипционные факторы CLOCK и BMAL1. Эта пара циркадианных белков формирует транскрипционный гетеродимер CLOCK/BMAL1, присоединяющийся к Е-боксам промоторов других циркадианных генов — Per и Cry [34]. Е-бокс представляет собой определенную последовательность оснований (CACGTG). Присоединившись к Е-боксам на промоторах генов Per и Cry, транскрипционный димер CLOCK/BMAL1 активирует экспрессию этих генов. Белки PER и CRY составляют негативное звено транскрипционно-трансляционной циркадианной регуляции. Когда содержание этих белков в цитоплазме достигает определенного уровня, они образуют комплекс, входят в ядро и, взаимодействуя с белками BMAL1 и CLOCK, ингибируют собственную экспрессию [35]. Одновременно казеинкиназы дельта и эпсилон фосфорилируют белки PER и CRY, что приводит к их деградации [36]. Когда снижающийся уровень белков PER и CRY в клетке достигает базового, транскрипционный димер CLOCK/BMAL1

снова активирует их экспрессию. Эти события повторяются в клетке ритмически с периодом около 24 ч. Помимо основной транскрипционно-трансляционной петли, в регуляции циркадианного ритма участвуют дополнительные (см. рис. 2). Так, показано, что транскрипция белка BMAL1 регулируется ядерными рецепторами: активируется белком ROR-α, ингибируется белком REV-ERBα [37–40]. В свою очередь, экспрессия гена Rev-Erbα активируется транскрипционным димером CLOCK/BMAL1 [37]. Эта дополнительная транскрипционно-трансляционная петля способствует поддержанию четкого проявления цир-

кадианной ритмики у млекопитающих.

Рис. 2. Молекулярная структура биологических часов млекопитающих (по Kondratov RV, Antoch MP, 2007 [32]) Циркадианные гены и клеточный цикл. Как уже упоминалось, регуляция экспрессии циркадианных генов Per и Cry осуществляется через Е-боксы на их промоторах. Помимо циркадианных генов, Е-боксы на своих промоторах имеют и другие гены, которые находятся под контролем циркадианных. Регуляция экспрессии генов, находящихся под контролем циркадианных, представляет собой механизм, посредством которого молекулярные биологические часы контролируют физиологические процессы в организме и адаптируют их к изменяющимся условиям внешней среды. Гены, контролируемые циркадианными, кодируют множество белков, включая пептиды, ферменты метаболизма, ионные каналы, киназы, транскрипционные факторы [41]. Анализ циркадианной экспрессии матричных РНК показал, что свыше 10% генов в различных тканях орга-

низма проявляют 24-часовую ритмику [42].

Под контролем циркадианных находятся и те гены, которые играют существенную роль в регуляции клеточного цикла. Так, транскрипционный димер CLOCK/BMAL1 непосредственно контролирует экспрессию гена Wee1, который в свою очередь контролирует переход G2/M в клеточном цикле [43]. Кроме того, этот димер регулирует экспрессию гена c-myc, под контролем которого находится переход G0/G1, а также гена Cyclin D1, контролирующего переход G1/S [41]. Таким образом, циркадианный осциллятор способен контролировать различные стадии клеточного деления. Так, на уровне генетических механизмов становится понятной связь между нарушением циркадианного ритма и возникновением опухолей, опосредованным изменением процессов клеточной пролиферации.

В последнее время появились работы, которые

свидетельствуют о том, что для генерации и поддержания четкой циркадианной ритмики промоторы циркадианных генов и генов, находящихся под их контролем, должны содержать два или более Е-бокса с короткими (несколько оснований) промежутками между ними [44]. В свете этих данных представляется неслучайным то, что промотор гена Wee1 содержит три Е-бокса [45].

Циркадианные гены — супрессоры опухолевого роста. Результаты наблюдений in vivo подтверждают, что биологические часы могут играть роль в контроле роста тканей. Так, в быстрообновляющихся тканях процессы клеточной пролиферации и апоптоза подчинены суточному ритму [46]. Пролиферация клеток в опухолях протекает согласно автономному ритму, который по фазе отличается от ритма аналогичных неопухолевых клеток [47]. Циркадианные гены, по-видимому, оказываются вовлеченными в реакцию на генотоксический стресс, так как общим осложнением у пациентов, получающих лучевую и химиотерапию, является нарушение сна [48]. К настоящему времени накопилось достаточно данных, свидетельствующих о том, что ключевые циркадианные гены, помимо их функции в биологических часах, могут играть определенную роль в поддержании гомеостаза в организме при ответе на стрессы различного типа, в частности на повреждение ДНК.

Тяжелые повреждения клетки под действием

ионизирующей радиации включают двунитевые разрывы ДНК. Получив такое повреждение, клетка может или задержаться в S-фазе, отсрочив переход G2/M, и репарировать повреждение ДНК, или (если полученное повреждение нерепарируемо) подвергнуться апоптозу [49]. В данном случае апоптоз необходим для предупреждения инициации опухоле-

вого роста вследствие повреждения ДНК.

В экспериментах in vitro на клетках линии HCT116 (рак толстого кишечника) было показано, что трансфекция гена Per1 при последующем облучении клеток ионизирующей радиацией в дозе 10 Гр приводит к их апоптозу, запускаемому радиационным повреждением ДНК. В случае ингибирования

экспрессии гена Per1 радиационное повреждение клеток не вызывает их апоптоза, и такие клетки продолжают делиться [50]. На других линиях малигнизированных клеток человека MDA-MB-231 (рак молочной железы), SW48 (рак толстого кишечника), NCI-h560 (рак легкого), Ishikawa (рак эндометрия) эти же авторы показали, что трансфекция гена Per1 резко снижает колониеобразующую и клоногенную способность клеток. Более того, на клиническом материале была прослежена экспрессия гена Per1 в опухолях онкологических больных и установлено, что при раке легкого и молочной железы экспрессия гена Per1 в опухолевой ткани значительно снижена (до 90%) по сравнению с соседними нормальными тканями. Кроме того, снижение экспрессии гена Per1 (а также Per2) в опухолевой ткани по сравнению с соседними нормальными тканями было отмечено при раке толстого кишечника [51] и гепатоцеллюлярном раке [52]. Эти результаты говорят о том, что ген Per1 является потенциальным супрессором опухолевого роста и его сниженная экспрессия может играть роль в канцерогенезе.

Установлено [41], что у мышей, мутантных или нокаутных по гену Per2, наблюдается повышенная склонность к возникновению опухолей, спонтанных или индуцированных радиацией, а также снижение уровня апоптоза в тимоцитах в ответ на радиационное воздействие. На 16-й месяц после облучения в дозе 4 Гр у 71% таких мышей развивались злокачественные лимфомы, причем первый случай лимфомы наблюдался на 5-й месяц после облучения. У облученных мышей выявляли лимфомы во многих органах, включая печень, легкие, селезенку, сердце, яичники, слюнные железы, мышцы, поджелудочную железу, желудок и кости. Среди мышей дикого типа аналогичные опухоли развились на 16-й месяц после облучения только у 5% животных. Авторы показали, что высокая частота возникновения злокачественных лимфом у мышей, мутантных по гену Per2, связана со сниженной способностью их лимфоцитов к апоптозу. После гамма-облучения тимоциты мышей дикого типа претерпевают быстрый р53- опосредованный апоптоз [53]. У мышей, мутантных по гену Per2, индукция р53 после облучения значительно ослаблена, и, как следствие, наблюдаются уменьшенный выход цитохрома с из митохондрий и сниженный уровень активации каспаз, участвующих в запуске апоптоза. В итоге лимфоциты, имеющие повреждения в структуре ДНК, могут пролиферировать, не задерживаясь в точках рестрикции клеточного цикла, что приводит к высокому выходу лимфом у этих мышей.

Обобщая представленные данные, можно сказать, что повышенная экспрессия гена Per1 индуцирует апоптоз в клетках, имеющих повреждения ДНК, а сниженная экспрессия генов Per1 и Per2 приводит к неконтролируемой пролиферации таких клеток. Эти данные свидетельствуют о том, что гены Per являются потенциальными супрессорами опухолевого роста и снижение их экспрессии может влиять на возникновение опухолей. Таким образом,

накопленные к настоящему времени сведения позволяют утверждать, что ключевые циркадианные гены не только организуют различные биологические процессы (включая клеточную пролиферацию) сообразно изменяющимся условиям внешней среды, но также играют важную роль в ответе клетки на повреждения генетического материала, участвуя в определении пути ее развития в сторону апоптоза или злокачественной трансформации.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Pittendrigh CS. Temporal organization: reflections of a Darwinian clock-watcher. Annu Rev Physiol 1993; 55 (1): 17–54.

  2. Hastings MH, Reddy AB, Maywood ES. A clockwork web: circadian timing in brain and periphery, in health and disease. Nat Rev Neurosci 2003; 4: 649–61.

  3. Erren TC, Reiter RJ. Defining chronodisruption. J Pineal Res 2009; 46 (3): 245–7.

  4. Stevens RG. Light-at-night, circadian disruption and breast cancer: assessment of existing evidence. Int J Epidemiol 2009; 38 (4): 963–70.

  5. Schernhammer ES, Laden F, Speizer FE, et al. Rotating night shifts and risk of breast cancer in women participating in the nurses̓ health study. J Natl Cancer Inst 2001; 93 (20): 1563–8.

  6. Schernhammer ES, Kroenke CH, Laden F, et al. Night work and risk of breast cancer. Epidemiology 2006; 17 (1): 108–11.

  7. Medgal SP, Kroenke CH, Pukkala E, et al. Night work and breast cancer risk: a systematic review and meta-analysis. Eur J Cancer 2005; 41 (13): 2023–32.

  8. Schernhammer ES, Laden F, Speizer FE, et al. Night-shift work and risk of colorectal cancer in the nurses̓ health study. J Natl Cancer Inst 2003; 95 (11): 825–8.

  9. Viswanathan AN, Hankinson SE, Schernhammer ES. Night shift work and the risk of endometrial cancer. Cancer Res 2007; 67 (21): 10618–22.

  10. Kubo TO, Ozasa K, Mikami K, et al. Prospective cohort study of the risk of prostate cancer among rotating-shift workers: findings from the Japan collaborative cohort study. Am J Epidemiol 2006; 164 (6): 549–55.

  11. Band PR, Le ND, Fang R, et al. Cohort study of Air Canada pilots: mortality, cancer incidence , and leukemia risk. Am J Epidemiol 1996; 143 (2): 137–43.

  12. Rafnsson V, Tulinius H, Jonasson JG, et al. Risk of breast cancer in female flight attendants: a population-based study (Iceland). Cancer Causes Control 2001; 12 (2): 95–101.

  13. Pukkala E, Aspholm R, Auvinen A, et al. Cancer incidence among 10,211 airline pilots: a Nordic study. Aviat Space Environ Med 2003; 74: 699–706.

  14. Reppert SM, Weaver DR. Coordination of circadian timing in mammals. Nature 2002; 418: 935–41.

  15. Hattar S, Liao HW, Takao M, et al. Melanopsin-containing retinal ganglion cells: architecture, projections, and intrinsic photosensitivity. Science 2002; 295: 1065–70.

  16. Berson DM, Dunn FA, Takao M. Phototransduction by retinal ganglion cells that set the circadian clock. Science 2003; 295: 1070–3.

  17. Provencio I, Rollag MD, Castrucci AM. Photoreceptive net in the mammalian retina. Nature 2002; 415: 493.

  18. Davis S, Kaune WT, Mirick D, et al. Residential magnetic fields, light-at-night, and nocturnal urinary 6-sulphatoxymelatonin in woman. Am J Epidemiol 2001; 154: 591–600.

  19. Davis S, Mirick D. Circadian disruption, shift work and the risk of cancer: a summary of the evidence and studies in Seattle. Cancer Causes Control 2006; 17 (4): 539–45.

  20. Hahn RA. Profound bilateral blindness and the incidence of breast cancer. Epidemiology 1991; 2: 208–10.

  21. Feychting M, Osterlund B, Ahlbom A. Reduced cancer incidence among the blind. Epidemiology 1998; 9: 490–4.

  22. Pukkala E, Verkasalo PK, Ojamo M, et al. Visual impairment and cancer: a population-based cohort study in Finland. Cancer Causes Control 1999; 10: 13–20.

  23. Verkasalo PK, Pukkala E, Stevens RG, et al. Inverse association between breast cancer incidence and degree of visual impairment in Finland. Br J Cancer 1999; 80: 1459–60.

  24. Kliukiene J, Tynes T, Andersen A. Risk of breast cancer among Norwegian women with visual impairment. Br J Cancer 2001; 84: 397–9.

  25. Yong Zhu, Tongzhang Zheng. Clock-cancer connection in non-Hodgkin̓s lymphoma. Medical Hypotheses 2008; 70: 788–92.

  26. Srinivasan V, Smits M, Spence W, et al. Melatonin in mood disorders. World J Biol Psychiatry 2006; 7: 138–51.

  27. Spiegel K, Tasali E, Penev P, et al. Sleep curtailment in healthy young men is associated with decreased leptin levels, elevated ghrelin, and increased hunger and appetite. Ann Intern Med 2004; 141: 846–50.

  28. Spiegel K, Knutson K,Leproult R, et al. Sleep loss: a novel risk factor for insulin resistance and Type 2 diabetes. J Appl Physiol 2005; 99: 2008–19.

  29. Mormont MC, Waterhouse J, Bleuzen P, et al. Marked 24-h rest/activity rhythms are associated with better quality of life, better response, and longer survival in patients with metastatic colorectal cancer and good performance status. Cancer Res 2000; 6: 3038–45.

  30. Cermakian N, Boivin DB. A molecular perspective of human circadian rhythm disorders. Brain Res Rev 2003; 42: 204–20.

  31. Dardente H, Cermakian N. Molecular circadian rhythms in central and peripheral clocks in mammals. Chronobiol Int 2007; 24 (2): 195–213.

  32. Kondratov RV, Antoch MP. Circadian proteins in the regulation of cell cycle and genotoxic stress responses. TRENDS in Cell Biology 2007; 17 (7): 311–6.

  33. Dunlap JC. Molecular bases for circadian clocks. Cell 1999; 96: 271–90.

  34. Yoo SH, Ko CH, Lowrey PL, et al. A noncanonical E-box enhancer drives mouse Period 2 circadian oscillation in vivo. Proc Natl Acad Sci USA 2005; 102: 2608–13.

  35. Sato TK, Yamada RG, Ukai H, et al. Feedback repression is required for mammalian circadian clock function. Nat Genet 2006; 38: 312–9.

  36. Akashi M, Tsuchiya Y, Yoshino T, et al. Control of intracellular dynamics of mammalian period proteins by casein kinase I epsilon (CKIepsilon) and CKIdelta in cultured cells. Mol Cell Biol 2002; 22: 1693–703.

  37. Preitner R, Damiola F, Lopez-Molina L, et al. The orphan nuclear receptor REV-ERBalpha controls circadian transcription within the positive limb of the mammalian circadian oscillator. Cell 2002; 110: 251–60.

  38. Akashi M, Takumi T. The orphan nuclear receptor

  1. Matsuo T, Yamaguchi S, Mitsui S, et al. Control mechanism of the circadian clock for timing of cell division in vivo. Science 2003; 302: 255–9.

  2. Nakahata Y, Yoshida M, Takano A, et al. A direct repeat of E-box-like elements is required for cell-autonomous circadian rhythm of clock genes. BMC Mol Biol 2008; 9: 1.

  3. Hirayama J, Cardone L, Doi M, et al. Common pathways in circadian and cell cycle clocks: light-dependent activation of Fos/AP-1 in zebrafish controls Cry-1a and WEE-1. Proc Natl Acad Sci USA 2005; 102 (29): 10194–9.

  4. Bjarnason GA, Jordan R. Circadian variation of cell proliferation and cell cycle protein expression in man: clinical implications. Prog Cell Cycle Res 2000; 4: 193–206.

  5. Barbason H, Herens C, Robaye B, et al. Importance of cell kinetics rhythmicity for control of cell proliferation and carcinogenesis in rat liver. In vivo 1995; 9: 539–48.

  6. Winningham ML. Strategies for managing cancer-related fatigue syndrome: a rehabilitation approach. Cancer 2001; 92 (Suppl 4): 988–97.

  7. Sancar A, Lindsey-Boltz LA, Unsal-Kacmaz K, et al. Molecular mechanisms of mammalian DNA repair and the DNA damage checkpoints. Annu Rev Biochem 2004; 73: 39–85.

  8. Gery S, Komatsu N, Baldjyan L, et al. The circadian gene Per1 plays an important role in cell growth and DNA damage control in human cancer cells. Mol Cell 2006; 22: 375–82.

  9. Krugluger W, Brandstaetter A, Kallay E, et al. Regulation of genes of the circadian clock in human colon cancer: reduced period-1 and dihydropyrimidine dehydrogenase transcription correlates in high-grade tumors. Cancer Res 2007; 67 (16): 7917–22.

  10. Lin YM, Chang JH, Yeh KT, et al. Disturbance of circadian gene expression in hepatocellular carcinoma. Mol Carcinog 2008; 47 (12): 925–33.

  11. Lowe SW, Schmitt EM, Smith SW, et al. p53 is required for radiation-induced apoptosis in mouse thymocytes. Nature 1993; 362: 847–9.

RORalpha regulates circadian transcription of the mammalian

core-clock Bmal1. Nat Struct Mol Biol 2005; 12: 441–8.

  1. Guillaumond F, Dardente H,Giguere V, et al. Differential control of Bmal1 circadian transcription by REV-ERB and ROR nuclear receptors. J Biol Rhythms 2005; 20: 391–403.

  2. Sato TK, Panda S, Miraglia LJ, et al. A functional genomics strategy reveals Rora as a component of the mammalian circadian clock. Neuron 2004; 43: 527–37.

  3. Fu L, Pelicano H, Liu J, et al. The circadian gene Period2 plays an important role in tumor suppression and DNA damage response in vivo. Cell 2002; 111: 41–50.

  4. Duffield CE. DNA microarray analyses of circadian timing: the genomic basis of biological time. J Neuroendocrinol 2003; 15: 991–1002.

Суточные ритмы человека оказались закодированы в волосах

Благодаря обширной работе, проделанной экспериментаторами с лабораторными животными, ученые уже успели показать, что эти гены могут отвечать за набор лишнего веса, проявления признаков депрессии или нарушения умственных функций, однако провести аналогичные эксперименты с людьми оказалось не так просто. Дело в том, что для этого необходимо несколько раз в день отбирать пробы крови или небольшие участки кожи человека, что для здоровых людей, занятых на работе, сложно организовать технически.

В своей новой публикации группа японских специалистов во главе с Макото Акаши (Makoto Akashi) из университета Ямагучи описывают куда более простой метод определения суточных ритмов конкретного человека. Согласно их работе, для этого можно использовать выпавшие волосы, растущие как на лице, так и на голове человека.

Корни этих волос, так называемые волосяные фолликулы, содержат специфические клетки, активность циркадных генов в которых, согласно анализу, проведенному учеными, достаточно точно повторяет периоды бодрствования каждого конкретного человека. У тех участников эксперимента, которые просыпались по утрам раньше остальных, пик активности этих генов также проявлялся раньше.

В следующей части работы ученые изучили, как на активность этих генов влияют нарушения сна. Для этого добровольцы должны были в течение трех недель постепенно все сильнее смещать время подъема и отхода ко сну, а также каждый день проводить первые полчаса после пробуждения в условиях сильной освещенности, имитирующей солнечный свет.

Таким образом ученым за три недели удалось сместить суточные ритмы сна добровольцев на четыре часа. Активность циркадных генов при этом сместилась только на 2,5 часа. Аналогичное смещение авторы статьи наблюдали и у людей, периодически (через неделю) работающих в ночную смену. Оказалось, что для этих людей активность циркадных генов отстает от фактической активности организма на пять часов.

Метод, позволяющий отследить активность суточных ритмов, разработанный японскими учеными, позволит улучшить методики медицинской помощи людям, страдающим расстройствами сна. Кроме того, он поможет выявить причины некоторых серьезных проблем со здоровьем, проявляющихся со временем у людей со "смещенным" графиком работы.

Ученые выяснили, как мозг контролирует суточные ритмы организма

Ученым уже было известно, что центр контроля суточных ритмов организма человека и других животных находится в специальной области в центре головного мозга - так называемом супрахиазматическом ядре. Измеряя активность нейронов, входящих в состав этого ядра, ученые неизменно видели одну и ту же картину - увеличенную активность в дневное время суток и замедленную ночью во время сна.

На основании этих наблюдений ученые вот уже 25 лет полагали, что именно снижение активности нейронов этого ядра приводит ко сну в ночное время суток, а повышение, напротив, побуждает организм к активным действиям.

Профессор Хаг Пиггинс (Hugh D. Piggins) из Манчестерского университета, и его коллеги обратили особое внимание на то, что только часть нейронов супрахиазматического ядра имеют клетки с активным геном per1, который принадлежит к семейству генов, отвечающих за циркадные ритмы. Группе Пиггинса впервые удалось измерить активность отдельных нейронов, содержащих клетки как с активным per1, так и без него.

В экспериментах на мышах ученые обнаружили, что нейроны per1 обладают необычайной активностью и способны посылать и реагировать на электрические импульсы с огромной частотой. Любые другие нейроны такой частоты выдержать не в состоянии.

Эта необычайная активность заставляет per1-нейроны "молчать" в течение дня, находясь в постоянно возбужденном состоянии. Свою активность эти нейроны у мышей проявляют только в течение коротких временных промежутков, на рассвете и на закате, и лишь ночью переходят в "спящее" состояние истинного покоя.

Именно такая периодичность работы "часовых" нейронов per1 определяет продолжительность и время наступления периодов бодрствования и покоя у мышей. Остальные же нейроны супрахиазхматического ядра, активизируясь днем и снижая свою активность ночью, участия в регулировке времени работы организма не принимают.

Авторы статьи полагают, что таким же образом устроена работа циркадных ритмов и у человека. Эта работа, кроме прочего, заставлять ученых задаться вопросом: работает ли мозг как аналоговое устройство, или в чем то он похож на цифровые приборы.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ РИТМЫ • Большая российская энциклопедия

БИОЛОГИ́ЧЕСКИЕ РИ́ТМЫ (био­рит­мы), пе­рио­ди­че­ски по­вто­ряю­щие­ся из­ме­не­ния ин­тен­сив­но­сти и ха­рак­те­ра био­ло­гич. про­цес­сов и яв­ле­ний. Под Б. р. в ши­ро­ком смыс­ле по­ни­ма­ют все цик­лич. про­цес­сы, про­те­каю­щие в жи­вых сис­те­мах раз­но­го уров­ня ор­га­ни­за­ции. Пе­рио­ды этих цик­лов варь­и­ру­ют от мил­ли­се­кунд­ных ко­ле­ба­ний ней­ро­наль­ной ак­тив­но­сти до мно­го­лет­них ва­риа­ций ди­на­ми­ки по­пу­ля­ций. Сре­ди них вы­де­ля­ют т. н. ра­бо­чие, или фи­зио­ло­ги­че­ские, рит­мы, ко­то­рые яв­ля­ют­ся не­об­хо­ди­мым ус­ло­ви­ем функ­цио­ни­ро­ва­ния био­ло­гич. сис­тем (напр., рит­мы ды­ха­ния и со­кра­ще­ний серд­ца). Их час­то­ты оп­ре­де­ля­ют­ся как фи­зи­ко-хи­мич. осо­бен­но­стя­ми рит­ми­че­ски ра­бо­таю­щих ор­га­нов, так и по­треб­но­стя­ми ор­га­низ­ма. Так, во вре­мя сна сер­деч­ный ритм че­ло­ве­ка обыч­но со­став­ля­ет от 40 до 90 уда­ров в ми­ну­ту, а при ин­тен­сив­ной фи­зич. ра­бо­те мо­жет воз­рас­тать до 200 и бо­лее уда­ров. Кро­ме то­го, всем жи­вым ор­га­низ­мам свой­ст­вен­ны ко­ле­ба­ния, пе­рио­ды ко­то­рых рав­ны осн. гео­фи­зич. цик­лам, обу­слов­лен­ным вра­ще­ни­ем Зем­ли во­круг собств. оси (су­точ­ный ритм) и во­круг Солн­ца (го­до­вой, или се­зон­ный, ритм). Мн. ви­ды ор­га­низ­мов реа­ги­ру­ют на из­ме­не­ния ноч­ной ос­ве­щён­но­сти, свя­зан­ной с фа­за­ми Лу­ны, а ак­тив­ность оби­та­те­лей мор­ско­го по­бе­ре­жья под­чи­ня­ет­ся так­же рит­мам при­ли­вов и от­ли­вов. Та­кие Б. р. на­зы­ва­ют адап­тив­ны­ми, т. к. они на­прав­ле­ны на ко­ор­ди­на­цию жиз­не­дея­тель­но­сти ор­га­низ­мов при ко­ле­ба­ни­ях абио­ти­че­ских и био­ти­че­ских па­ра­мет­ров сре­ды. Напр., у рас­те­ний рит­мы фо­то­син­те­за не­по­сред­ст­вен­но оп­ре­де­ля­ют­ся че­ре­до­ва­ни­ем свет­ло­го и тём­но­го вре­ме­ни су­ток (фо­то­пе­рио­дом). Ноч­ная ак­тив­ность, ха­рак­тер­ная для мн. ви­дов гры­зу­нов, по­вы­ша­ет ве­ро­ят­ность их вы­жи­ва­ния в ус­ло­ви­ях прес­са хищ­ни­ков. Бла­го­да­ря го­до­вым рит­мам, осо­бен­но зна­чи­мым в ус­ло­ви­ях рез­ко кон­ти­нен­таль­но­го кли­ма­та, рас­те­ния и жи­вот­ные мо­гут за­бла­го­вре­мен­но под­го­то­вить­ся к из­ме­не­нию по­год­ных ус­ло­вий, напр. к зим­не­му по­хо­ло­да­нию. При этом од­ни из них за­ле­га­ют в спяч­ку (сур­ки, сус­ли­ки), у дру­гих уп­лот­ня­ет­ся ме­хо­вой по­кров и уси­ли­ва­ет­ся спо­соб­ность к тер­мо­ге­не­зу (ли­си­цы, бел­ки, хо­мяч­ки и др.), у треть­их про­ис­хо­дит на­ко­п­ле­ние во вне­кле­точ­ной жид­ко­сти ве­ществ, пре­дот­вра­щаю­щих её за­мер­за­ние при ми­ну­со­вых темп-рах (ля­гуш­ки, улит­ки, не­ко­то­рые ви­ды рас­те­ний и др.).

Б. р. не яв­ля­ют­ся про­стым от­ра­же­ни­ем ко­ле­ба­ний ус­ло­вий во внеш­ней сре­де. Рас­те­ния, жи­вот­ные или мик­ро­ор­га­низ­мы, изо­ли­ро­ван­ные от осн. гео­фи­зич. цик­лов («дат­чи­ков вре­ме­ни»), со­хра­ня­ют в те­че­ние дли­тель­но­го вре­ме­ни при­су­щую им рит­мич. ак­тив­ность. Од­на­ко на­блю­дае­мые в ус­ло­ви­ях изо­ля­ции пе­рио­ды сво­бод­но­те­ку­щих рит­мов близ­ки, но не рав­ны внеш­ним цик­лам. Из-за это­го не­сов­па­де­ния Б. р. по­лу­чи­ли назв. «цир­ка­рит­мы» (от лат. circa – око­ло). Со­от­вет­ст­вен­но ко­ле­ба­ния с пе­рио­дом близ­ким к 24 ча­сам на­зы­ва­ют­ся око­ло­су­точ­ны­ми или цир­кад­ны­ми (от лат. dies – день) рит­ма­ми, а с пе­рио­дом близ­ким к 12 ме­ся­цам – око­ло­го­до­вы­ми или цир­кан­ну­аль­ны­ми (от лат. annual – год) рит­ма­ми. Ус­той­чи­вое от­кло­не­ние пе­рио­дов сво­бод­но­те­ку­щих рит­мов от внеш­них цик­лов слу­жит гл. ар­гу­мен­том в поль­зу их эн­до­ген­ной при­ро­ды. С этих по­зи­ций су­точ­ные, го­до­вые (се­зон­ные), лун­ные и при­лив­ные ко­ле­ба­ния функ­ций ор­га­низ­ма рас­смат­ри­ва­ют­ся как ре­зуль­тат син­хро­ни­за­ции био­ло­гич. ча­сов внеш­ни­ми цик­лич. про­цес­са­ми, сре­ди ко­то­рых ве­ду­щую роль иг­ра­ет фо­то­пе­ри­од.

Пе­рио­ды сво­бод­но­те­ку­щих рит­мов мо­гут не сов­па­дать у раз­ных сис­тем ор­га­низ­ма. Так, у лю­дей, изо­ли­ро­ван­ных от внеш­них дат­чи­ков вре­ме­ни, пе­рио­ды ко­ле­ба­ний темп-ры те­ла, вы­ве­де­ния ка­лия и гор­мо­нов ко­ры над­по­чеч­ни­ков с мо­чой в ср. рав­ны 25 ча­сам. В то же вре­мя пе­рио­ды рит­мов сна и бодр­ст­во­ва­ния, вы­ве­де­ния каль­ция и на­трия с мо­чой у 1/3 лю­дей мо­гут ли­бо пре­вы­шать 40 ча­сов, ли­бо быть ко­ро­че 20 ча­сов. Это сви­де­тель­ст­ву­ет о спо­соб­но­сти отд. сис­тем ор­га­низ­ма к са­мо­сто­ят. ге­не­ра­ции цик­лов. Пред­став­ле­ния о мно­же­ст­вен­ной ло­ка­ли­за­ции био­ло­гич. ча­сов с цир­кад­ным пе­рио­дом под­кре­п­ле­ны ис­сле­до­ва­ния­ми изо­ли­ро­ван­ных ор­га­нов (над­по­чеч­ни­ки, серд­це, пе­чень и др.), со­хра­няю­щих рит­мич. ак­тив­ность в те­че­ние не­сколь­ких су­ток вне ор­га­низ­ма. Но да­же у од­но­кле­точ­ной во­до­рос­ли Gonialax poliedra пе­рио­ды сво­бод­но­те­ку­щих рит­мов хе­мо­лю­ми­нис­цен­ции и пе­ре­дви­же­ния мо­гут не сов­па­дать друг с дру­гом, т. е. отд. клет­ка так­же об­ла­да­ет не­сколь­ки­ми ча­са­ми.

Рис. 1. Циркадная организация млекопитающих и человека. Центральные биологические часы в супрахиазматических ядрах (СХЯ) гипоталамуса благодаря нервным (вегетативная нервная система, ВНС) и эндокринны...

По­ка де­таль­но изу­че­ны лишь ме­ха­низ­мы эн­до­ген­ных око­ло­су­точ­ных рит­мов. Их мо­ле­ку­ляр­но-ге­не­тич. ос­но­ву со­став­ля­ют внут­ри­кле­точ­ные сис­те­мы с от­ри­ца­тель­ной об­рат­ной свя­зью, в ко­то­рых пол­ный цикл – экс­прес­сия спе­циа­ли­зир. ге­нов био­ло­гич. ча­сов (т. н. ча­со­вых ге­нов), по­дав­ле­ние их ак­тив­но­сти соб­ст­вен­ны­ми бел­ко­вы­ми про­дук­та­ми и по­сле­дую­щая де­гра­да­ция бел­ков – за­ни­ма­ет ок. 24 ча­сов. До­пол­ни­тель­ные кон­ту­ры об­рат­ной свя­зи, ре­гу­ли­рую­щие об­ра­зо­ва­ние фак­то­ров транс­крип­ции, даю­щих на­ча­ло сле­дую­ще­му цик­лу, ста­би­ли­зи­ру­ют ра­бо­ту био­ло­гич. ча­сов. Пе­рио­ды сво­бод­но­те­ку­щих рит­мов ос­та­ют­ся не­из­мен­ны­ми в ши­ро­ком диа­па­зо­не тем­пе­ра­тур да­же у од­но­кле­точ­ных ор­га­низ­мов. Так, циа­но­бак­те­рии со­хра­ня­ют ритм об­мен­ных про­цес­сов близ­кий к 25 ча­сам при ва­риа­ци­ях темп-ры от 30 до 60 °C.

На ос­но­ве внут­ри­кле­точ­ных био­ло­гич. ча­сов фор­ми­ру­ют­ся цир­кад­ные рит­мы отд. ор­га­нов мно­го­кле­точ­но­го ор­га­низ­ма. Их рит­мич. ак­тив­ность ко­ор­ди­ни­ру­ет­ся центр. во­ди­те­ля­ми рит­ма. У мле­ко­пи­таю­щих и че­ло­ве­ка роль центр. ча­сов вы­пол­ня­ют суп­ра­хи­аз­ма­ти­че­ские яд­ра (СХЯ) ги­по­та­ла­му­са, ко­то­рые свя­за­ны с ве­ге­та­тив­ны­ми нерв­ны­ми ганг­лия­ми и эпи­фи­зом (рис. 1). Гор­мон эпи­фи­за ме­ла­то­нин син­хро­ни­зи­ру­ет экс­прес­сию ча­со­вых ге­нов в разл. от­де­лах ней­ро­эн­до­крин­ной сис­те­мы и со­вме­ст­но с ней­ро­ме­диа­то­ра­ми и гор­мо­на­ми же­лёз внут­рен­ней сек­ре­ции обес­пе­чи­ва­ет ко­ор­ди­на­цию рит­мич. про­цес­сов, ко­то­рая про­яв­ля­ет­ся в упо­ря­до­чен­ном че­ре­до­ва­нии подъ­ё­мов и спа­дов функ­цио­наль­ной ак­тив­но­сти разл. сис­тем ор­га­низ­ма. Так, пе­ред про­бу­ж­де­ни­ем по­сле сна про­ис­хо­дит всплеск сек­ре­ции гор­мо­нов ко­ры над­по­чеч­ни­ков (кор­ти­зо­ла и кор­ти­ко­сте­ро­на), иг­раю­щих клю­че­вую роль в энер­ге­тич. обес­пе­че­нии фи­зич. ак­тив­но­сти во вре­мя бодр­ст­во­ва­ния, а уве­ли­че­ние сек­ре­ции гор­мо­на рос­та, на­блю­дае­мое в пер­вой по­ло­ви­не сна, сти­му­ли­ру­ет син­тез бел­ков, что не­об­хо­ди­мо для вос­ста­нов­ле­ния ор­га­низ­ма во вре­мя от­ды­ха.

Рис. 2. У полярников в Антарктиде суточные ритмы температуры тела (А) и сила сердечных сокращений (В) реагируют на изменения фотопериода, а ритмы концентрации кортизола в слюне (Б) и частота пульса (Г...

Ход био­ло­гич. ча­сов на­страи­ва­ет­ся внеш­ни­ми цик­лич. про­цес­са­ми и, пре­ж­де все­го, фо­то­пе­рио­дом. У мле­ко­пи­таю­щих, вклю­чая че­ло­ве­ка, в фо­то­пе­рио­дич. син­хро­ни­за­ции Б. р. уча­ст­ву­ют зри­тель­ные ре­цеп­то­ры, реа­ги­рую­щие на ос­ве­щён­ность. Сиг­на­лы от них пе­ре­да­ют­ся к СХЯ ги­по­та­ла­му­са и да­лее к эпи­фи­зу. Свет по­дав­ля­ет сек­ре­цию ме­ла­то­ни­на, ко­то­рый вы­де­ля­ет­ся эпи­фи­зом ис­клю­чи­тель­но в ноч­ные ча­сы, не­за­ви­си­мо от то­го, к ка­ко­му вре­ме­ни су­ток при­уро­че­ны сон или бодр­ст­во­ва­ние кон­крет­но­го ви­да жи­вот­ных. Бла­го­да­ря влия­нию на экс­прес­сию ге­нов био­ло­гич. ча­сов ме­ла­то­нин с оди­на­ко­вым ус­пе­хом син­хро­ни­зи­ру­ет цир­кад­ные рит­мы ноч­ных жи­вот­ных (мы­ши, кры­сы), у ко­то­рых ве­чер­ний подъ­ём ак­тив­но­сти сов­па­да­ет с по­вы­ше­ни­ем кон­цен­тра­ции гор­мо­на, и рит­мы днев­ных ви­дов (лю­ди, обезь­я­ны), у ко­то­рых ак­тив­ность по­вы­ша­ет­ся ут­ром при сни­же­нии его уров­ня.

Ме­ла­то­нин ис­поль­зу­ет­ся по­зво­ноч­ны­ми жи­вот­ны­ми и для син­хро­ни­за­ции цир­кан­ну­аль­ных рит­мов жиз­не­дея­тель­но­сти, по­сколь­ку из все­го мно­го­об­ра­зия се­зон­ных фе­но­ме­нов имен­но из­ме­не­ния фо­то­пе­рио­да яв­ля­ют­ся наи­бо­лее на­дёж­ным ин­ди­ка­то­ром вре­ме­ни го­да. При этом не столь­ко ко­ли­че­ст­во ме­ла­то­ни­на, сколь­ко про­дол­жи­тель­ность его ноч­ной сек­ре­ции оп­ре­де­ля­ют се­зон­ные мор­фо­фи­зио­ло­гич. пре­об­ра­зо­ва­ния, ха­рак­тер ко­то­рых, в свою оче­редь, оп­ре­де­ля­ет­ся об­ра­зом жиз­ни, свой­ст­вен­ным оп­ре­де­лён­но­му ви­ду. Напр., осен­нее уве­ли­че­ние ноч­ной ак­тив­но­сти эпи­фи­за сти­му­ли­ру­ет ге­не­ра­тив­ную функ­цию у ко­пыт­ных, но по­дав­ля­ет её у гры­зу­нов.

На­ря­ду с фо­то­пе­рио­дом в син­хро­ни­за­ции су­точ­ных рит­мов уча­ст­ву­ют и др. пе­рио­дич. про­цес­сы, напр. у мле­ко­пи­таю­щих на­ру­ше­ние рит­мов ак­тив­но­сти, вы­зван­ное раз­ру­ше­ни­ем СХЯ, вос­ста­нав­ли­ва­ет­ся при пе­рио­дич. приё­ме пи­щи. Био­ло­гич. ча­сы, ко­ор­ди­ни­рую­щие ра­бо­ту раз­ных ор­га­нов, от­ли­ча­ют­ся по спо­соб­но­сти к вос­при­ятию син­хро­ни­зи­рую­ще­го влия­ния внеш­них «дат­чи­ков вре­ме­ни» разл. при­ро­ды. В ре­зуль­та­те это­го цир­кад­ная ор­га­ни­за­ция фи­зио­ло­гич. про­цес­сов су­ще­ст­вен­но ме­ня­ет­ся при бы­ст­ром пе­ре­ме­ще­нии в но­вый ча­со­вой по­яс, при смен­ной ра­бо­те, при се­зон­ных из­ме­не­ни­ях фо­то­пе­рио­да, что осо­бен­но важ­но для жи­те­лей по­ляр­ных рай­онов (рис. 2). На­блю­дае­мые при этом от­кло­не­ния в по­сле­до­ва­тель­но­сти подъ­ё­мов и спа­дов Б. р. разл. сис­тем ор­га­низ­ма (де­син­хро­ноз) от­ри­ца­тель­но ска­зы­ва­ют­ся на ра­бо­то­спо­соб­но­сти и со­про­тив­ляе­мо­сти ор­га­низ­ма не­га­тив­но­му влия­нию разл. па­то­ген­ных фак­то­ров. Нау­ка, изу­чаю­щая Б. р., – био­рит­мо­ло­гия, или хро­но­био­ло­гия.

Что такое циркадный ритм? | Тональный крем для сна

Циркадные ритмы - это 24-часовые циклы, которые являются частью внутренних часов организма и работают в фоновом режиме для выполнения основных функций и процессов. Один из наиболее важных и хорошо известных циркадных ритмов - это цикл сна и бодрствования.

Различные системы тела следуют циркадным ритмам, которые синхронизируются с главными часами в головном мозге. На эти главные часы напрямую влияют сигналы окружающей среды, особенно свет, поэтому циркадные ритмы привязаны к циклу дня и ночи.

При правильном согласовании циркадный ритм может способствовать стабильному и восстановительному сну. Но когда этот циркадный ритм нарушается, это может вызвать серьезные проблемы со сном, включая бессонницу. Исследования также показывают, что циркадные ритмы играют важную роль в различных аспектах физического и психического здоровья.

Как работает циркадный ритм?

Циркадные ритмы работают, помогая обеспечить оптимизацию процессов организма в различных точках в течение 24 часов.Термин циркадный ритм происходит от латинского словосочетания «около дня», что означает «около суток».

Циркадные ритмы существуют у всех типов организмов. Например, они помогают цветам открываться и закрываться в нужное время и не дают ночным животным покинуть свое убежище в дневное время, когда они будут подвергаться большему количеству хищников.

У людей циркадные ритмы координируют психические и физические системы всего тела. Пищеварительная система производит белки в соответствии с обычным временем приема пищи, а эндокринная система регулирует гормоны в соответствии с нормальным расходом энергии.

Циркадные ритмы по всему телу связаны с главными часами, иногда называемыми циркадным кардиостимулятором, расположенными в головном мозге. В частности, он находится в супрахиазматическом ядре (SCN), которое находится в части мозга, называемой гипоталамусом. В разное время дня гены часов в SCN посылают сигналы для регулирования активности по всему телу.

SCN очень чувствителен к свету, который служит критическим внешним сигналом, влияющим на сигналы, посылаемые SCN, для координации внутренних часов в организме.По этой причине циркадные ритмы тесно связаны с днем ​​и ночью. В то время как другие сигналы, такие как упражнения, социальная активность и температура, могут влиять на основные часы, свет оказывает самое сильное влияние на циркадные ритмы.

Циркадный ритм - это то же самое, что и биологические часы?

Биологические часы помогают регулировать время телесных процессов, включая циркадные ритмы. Циркадный ритм - это эффект биологических часов, но не все биологические часы являются циркадными.Например, растения приспосабливаются к смене времен года, используя биологические часы, время которых отличается от 24-часового цикла.

Как циркадный ритм влияет на сон?

Когда люди говорят о циркадном ритме, это чаще всего связано со сном. Цикл сна-бодрствования - один из наиболее ярких и важных примеров важности циркадных ритмов.

В течение дня из-за воздействия света главные часы посылают сигналы, которые вызывают бдительность и помогают нам бодрствовать и оставаться активными.С наступлением ночи главные часы инициируют выработку мелатонина, гормона, который способствует сну, а затем продолжают передавать сигналы, которые помогают нам спать всю ночь.

Таким образом, наш циркадный ритм выравнивает наш сон и бодрствование с днем ​​и ночью, чтобы создать стабильный цикл восстановительного отдыха, который позволяет повысить дневную активность.

На что влияет циркадный ритм помимо сна?

Хотя цикл сна и бодрствования является одним из наиболее заметных циркадных ритмов, эти 24-часовые внутренние часы играют жизненно важную роль практически во всех системах организма.

Исследования продолжают раскрывать подробности о циркадных ритмах, но данные связывают их с метаболизмом и весом через регуляцию уровня сахара и холестерина в крови. Циркадные ритмы также влияют на психическое здоровье, включая риск психических заболеваний, таких как депрессия и биполярное расстройство, а также возможность нейродегенеративных заболеваний, таких как деменция.

Есть признаки того, что циркадные ритмы имеют важное влияние на иммунную систему, а также на процессы восстановления ДНК, которые участвуют в предотвращении рака. Исследования на ранних стадиях показывают, что циркадные циклы могут влиять на эффективность противораковых препаратов и что новые лекарства могут использовать биологические часы для уничтожения раковых клеток.

Что происходит при выключении циркадного ритма?

Когда циркадный ритм нарушается, это означает, что системы организма не функционируют оптимально.

Нарушение циркадного ритма сна и бодрствования может вызвать серьезные проблемы со сном. Без надлежащего сигнала от внутренних часов тела человек может с трудом заснуть, просыпаться ночью или быть не в состоянии спать так долго, как он хочет, до утра.Их общий сон может быть сокращен, а нарушенный циркадный ритм также может означать более неглубокий, фрагментированный и более низкий сон.

Кроме того, исследования выявили нарушения циркадного ритма как потенциальные факторы, способствующие обструктивному апноэ во сне (СОАС), расстройству сна, характеризующемуся повторяющимися задержками дыхания. OSA снижает уровень кислорода в организме и вызывает многочисленные нарушения сна в течение ночи.

В целом, смещенный циркадный ритм может во многих отношениях негативно влиять на сон, повышая риск бессонницы и чрезмерной дневной сонливости.Учитывая важную роль сна для продуктивности и общего состояния здоровья, нарушение циркадного ритма человека часто имеет серьезные последствия.

Что может нарушить циркадный ритм?

Нарушения циркадного ритма могут происходить в краткосрочной или долгосрочной перспективе. Специалисты выделили ряд типов нарушений циркадного ритма сна и бодрствования (CRSWD) на основе их характеристик и причин.

  • Jet Lag Нарушение: Это происходит, когда человек пересекает несколько часовых поясов за короткий период времени, и получил свое название от того факта, что это часто случается людьми, которые совершают межконтинентальные рейсы.До тех пор, пока циркадный ритм человека не сможет адаптироваться к циклу день-ночь на новом месте, он, вероятно, будет страдать от проблем со сном и усталости из-за смены часовых поясов.
  • Сменная работа Нарушение: Рабочие обязанности могут вызвать серьезные нарушения циркадного ритма человека. Сменная работа, при которой приходится работать всю ночь и спать днем, напрямую противоречит дневному графику человека.
  • Расширенное расстройство фазы сна: Люди с таким типом нарушений обнаруживают, что они устают рано вечером и очень рано просыпаются.Даже если они хотят встать позже ночью или спать позже утром, люди с тяжелым нарушением фазы сна обычно не могут этого сделать. Это заболевание встречается относительно редко, поражает около 1% людей среднего и старшего возраста и чаще встречается у пожилых людей. В некоторых случаях нарушение фазы сна на поздних стадиях может быть связано с наследственной генетической причиной.
  • Нарушение фазы сна с задержкой: Этот тип нарушения циркадного ритма ассоциируется с «полуночниками», которые не ложатся спать поздно ночью и спят поздно утром.Это редкость среди населения в целом - поражает 1-2 человека из 1000 - но поражает до 16% подростков. Точная причина неизвестна, но может быть связана с генетикой, физическим состоянием и поведением человека.
  • Расстройство бодрствования во время сна не в течение 24 часов: Это состояние возникает в основном у слепых людей, которые не могут получать световые сигналы для определения своего циркадного ритма. Их тело по-прежнему следует 24-часовому циклу, но их часы сна постоянно сдвигаются назад на минуты или часы за раз.
  • Нерегулярное нарушение ритма сна и бодрствования: Люди с этим редким расстройством не имеют последовательного режима сна и могут иметь много дневного сна или короткие периоды сна в течение 24-часового дня. Это часто связано с состояниями, которые влияют на мозг, такими как деменция или черепно-мозговая травма, которые ограничивают правильное функционирование главных часов в гипоталамусе.

Как видно из этого списка, существуют различные причины нарушений циркадного ритма.Некоторые нарушения циркадного ритма связаны с индивидуальным поведением, например, в поездках или на работе, которое нарушает график сна при нормальном дневном свете. Другие расстройства происходят из-за основной проблемы, которая вызывает неспособность воспринимать или обрабатывать сигналы окружающей среды, которые регулируют основные часы организма. В определенных ситуациях могут быть задействованы генетические причины или причина может оставаться неизвестной.

Как поддерживать здоровый циркадный ритм

Хотя у нас нет полного контроля над нашим циркадным ритмом, есть советы по здоровому сну, которые можно предпринять, чтобы попытаться лучше увлечь наши 24-часовые циклы сна.

  • Ищите солнце: Воздействие естественного света, особенно в начале дня, помогает усилить сильнейший циркадный сигнал.
  • Соблюдайте постоянный график сна: Изменение времени отхода ко сну или утреннего пробуждения может помешать вашему организму приспособиться к стабильному циркадному ритму.
  • Делайте ежедневные упражнения: Активность в течение дня может поддерживать ваши внутренние часы и облегчать засыпание ночью.
  • Избегайте кофеина: Стимуляторы, такие как кофеин, могут не дать вам заснуть и нарушить естественный баланс между сном и бодрствованием.Все люди разные, но если у вас проблемы со сном, вам следует избегать употребления кофеина после полудня.
  • Ограничение освещения перед сном: Искусственное освещение в ночное время может нарушить циркадный ритм. Эксперты советуют приглушать свет и убирать электронные устройства перед сном и держать электронику подальше от спальни и поверхности для сна.
  • Спите коротко и рано днем: Поздний и продолжительный сон может отодвинуть время отхода ко сну и нарушить режим сна.

Эти шаги по улучшению гигиены сна могут быть важной частью поддержания здорового циркадного ритма, но в зависимости от ситуации могут потребоваться другие шаги. Если у вас постоянные или серьезные проблемы со сном, дневная сонливость и / или проблемный режим сна, важно поговорить с врачом, который сможет лучше всего диагностировать причину и предложить наиболее подходящее лечение.

  • Была ли эта статья полезной?
  • Да Нет

Sleep Drive и ваши биологические часы

Вы когда-нибудь замечали, что в определенное время дня чувствуете себя более бодрым, а в другое время чувствуете себя более уставшим? Эти закономерности являются результатом двух систем организма: гомеостаза сна / бодрствования и вашего циркадного ритма или внутренних биологических часов.Эти системы определяют ваше стремление ко сну или потребность вашего тела во сне в любой момент времени.

Гомеостаз сна / бодрствования и вождение сна

«Гомеостаз описывает состояние равновесия между различными элементами организма или группы. . Гомеостаз сна / бодрствования уравновешивает нашу потребность во сне, называемую «сонливость» или «давление сна», с нашей потребностью в бодрствовании. Когда мы бодрствуем долгое время, влечение ко сну говорит нам, что пора спать. Во время сна мы восстанавливаем гомеостаз, и наше стремление ко сну ослабевает. Наконец, наша потребность в бдительности растет, говоря нам, что пора просыпаться.

Если бы гомеостаз сна и бодрствования сам по себе регулировал наше стремление ко сну, мы, вероятно, обнаружили бы, что на протяжении дня мы постоянно колеблемся между сном и бодрствованием. Мы также, вероятно, будем чувствовать себя наиболее бодрыми утром, и эта бдительность ослабевает по мере того, как мы бодрствуем дольше. Вместо этого мы можем чувствовать себя такими же бдительными в 16:00. как мы могли чувствовать себя в 10 часов утра, даже когда не спали несколько часов. Это потому, что гомеостаз сна и бодрствования не работает сам по себе, регулируя наш график сна; наш циркадный ритм также играет роль.

Сонный драйв и циркадный ритм

Наш циркадный ритм приближается к гомеостазу в координации с сигналами окружающей среды, такими как солнечный свет. Из-за нашего циркадного ритма уровень нашей бдительности падает и повышается в течение каждых 24 часов, влияя на количество сонливости и бодрствования, которые мы испытываем в течение дня.

В среднем люди больше всего устают после полуночи и во время так называемого дневного спада, который может наступить после обеда. Конечно, гомеостаз сна / бодрствования также влияет на то, насколько мы чувствуем бодрость или усталость.Усталость ощущается сильнее, когда мы недосыпаем, и в меньшей степени, когда мы достаточно выспались.

Свет в значительной степени влияет на циркадный ритм, и внутренние биологические часы большинства людей примерно соответствуют образцам солнца. В результате воздействие искусственного света вне дневного времени может нарушить наш циркадный ритм и, в свою очередь, нашу потребность в сне.

Что контролирует наш циркадный ритм?

Как наши биологические часы узнают, какое время суток? Циркадные биологические часы контролируются частью мозга, называемой супрахиазматическим ядром (SCN), группой клеток в гипоталамусе, которые реагируют на световые и темные сигналы.Когда наши глаза воспринимают свет, сетчатка посылает сигнал в наш SCN. SCN запускает цепную реакцию производства и подавления гормонов, которая влияет на температуру тела, аппетит, стремление к сну и многое другое.

Каждое утро, когда проникает солнечный свет, температура нашего тела начинает повышаться и выделяется кортизол, повышая нашу бдительность и заставляя просыпаться. Вечером, когда на улице темнеет, уровень мелатонина повышается, а температура тела понижается. Уровень мелатонина остается повышенным в течение ночи, способствуя засыпанию.Пока наши глаза воспринимают свет, SCN реагирует подавлением выработки мелатонина. Это объясняет, почему вечернее воздействие света, например, от внутреннего освещения или электронных устройств, излучающих синий свет, таких как компьютер или телевизор, затрудняет засыпание.

Меняется ли сонливость с возрастом?

Для большинства людей циркадный ритм меняется в трех ключевых моментах нашей жизни - в младенчестве, подростковом и старческом возрасте.

Когда дети рождаются, у них еще не выработался циркадный ритм. Цикл сна новорожденного требует до 18 часов сна, разбитого на несколько коротких периодов. Младенцы развивают циркадный ритм в возрасте от четырех до шести месяцев, после чего они, как правило, засыпают большими отрезками времени.

В подростковом возрасте до 16% подростков испытывают задержку фазы сна. Из-за этого циркадного сдвига уровень мелатонина у них не начинает повышаться до позднего вечера. В результате они естественным образом чувствуют себя более бодрыми ночью, из-за чего им труднее заснуть до 11:00.м. Это не было бы проблемой, если бы начало занятий в школе было не таким ранним, что затрудняет для подростков получение рекомендованных 8–9 часов сна в сутки. Из-за меньшего количества сна подросткам может быть сложно сохранять сосредоточенность во время учебы.

Наше влечение ко сну снова меняется с возрастом, когда мы стареем. По мере старения внутренние часы сна начинают терять постоянство. Пожилые люди, как правило, рано устают вечером и рано просыпаются утром, в результате чего в целом меньше сна и увеличивается риск снижения когнитивных функций. Пожилые люди, страдающие болезнью Альцгеймера, деменцией или другими нейродегенеративными заболеваниями, испытывают еще более серьезные изменения в стремлении засыпать.

Что произойдет, если ваш Sleep Drive отключен?

Когда ваш сон отключен, вы можете чувствовать усталость днем ​​и нервную систему ночью. Бессонница и дневная сонливость могут возникать в результате изменения дневного света, например, при переходе на летнее время и смене часовых поясов. Когда вы путешествуете в новый часовой пояс, время и световые сигналы, на которые опирается ваш циркадный ритм, внезапно меняются, что заставляет ваш мозг и тело приспосабливаться.По мере того, как ваше стремление к сну адаптируется к этому нарушению циркадных ритмов, вы можете чувствовать усталость или недомогание и испытывать трудности с концентрацией внимания.

Нарушенный циркадный ритм также может возникать, если вы работаете не по расписанию или в ночную смену. Нарушение сменной работы может вызвать бессонницу, чрезмерную дневную сонливость, проблемы с настроением и повышенный риск несчастных случаев на работе или травм. У сменных рабочих также может быть гормональный дисбаланс, связанный с уровнем кортизола, тестостерона и мелатонина.

Трудно изменить свой циркадный ритм.Тем не менее, вы можете отрегулировать свой ритм сна, соблюдая обычное время сна и бодрствования, позволяя себе спать 7 или более часов каждую ночь, а также регулируя время приема пищи и потребление кофеина. Работники ночной смены также могут рассмотреть терапию ярким светом. Если вы изменили образ жизни, чтобы обеспечить здоровый режим сна, и проблемы со сном не исчезнут, обратитесь к врачу.

  • Была ли эта статья полезной?
  • Да Нет

Как меняются циркадные ритмы с возрастом

Для большинства людей циклы сна и бодрствования следуют за солнцем.Мы просыпаемся с наступлением дневного света и повышением температуры. С наступлением темноты температура тела падает, и организм вырабатывает гормон мелатонин, который способствует сну.

Этот суточный паттерн известен как циркадный ритм и управляется главными часами в мозге, называемыми супрахиазматическим ядром (SCN). Расположенный в гипоталамусе, SCN сообщает нашему телу, когда спать, когда есть и когда быть наиболее активным, на основе таких сигналов, как свет и температура.

Циркадные ритмы меняются на протяжении всей нашей жизни, достигая пика в подростковом возрасте, а затем постепенно смещаясь назад по мере старения.Изменения циркадного ритма - частая причина проблем со сном у пожилых людей.

Как наши циркадные ритмы меняются с возрастом?

Начиная с 60-65 лет, циркадные ритмы наступают раньше. Этот сдвиг, известный как прогрессирование фазы, означает, что пожилые люди лучше выполняют умственные задачи утром и начинают спать раньше вечером. Изменения постепенные, циркадные ритмы смещаются примерно на полчаса каждые десять лет, начиная с среднего возраста. Исследования также показывают, что время циркадного ритма у пожилых людей более тонкое, что приводит к прерывистому сну, если они не спят определенное время.

Как выглядит сон у пожилых людей?

Согласно данным их внутренних биологических часов, большинству пожилых людей необходимо ложиться спать около 19 часов. или 20:00 и просыпаются в 3 или 4 часа ночи.Многие люди борются со своей естественной склонностью ко сну и вместо этого ложатся спать на несколько часов позже. К сожалению, биологические часы по-прежнему срабатывают и посылают сигнал будильника около 3 часов ночи, что приводит к нарушению сна с этого момента.

Что касается качества сна, пожилые люди проводят больше времени в легком сне и меньше - в глубоком сне и сне с быстрым движением глаз (REM).Легкий сон менее спокойный, поэтому средний пожилой человек просыпается три или четыре раза за ночь. Пожилые люди обычно просыпаются и засыпают более внезапно, чем люди более молодого возраста, что приводит к ощущению, что вы проводите большую часть ночи без сна.

Дневной сон - распространенный механизм преодоления недостатка сна. Однако дневной сон может затруднить засыпание ночью. Они откладывают время отхода ко сну и готовят почву для еще одной бессонной ночи - и цикл продолжается.

В целом, пожилые люди в среднем спят гораздо меньше, чем молодые люди, хотя их потребности во сне практически одинаковы. Большинство пожилых людей спят от шести с половиной до семи часов в сутки, что меньше рекомендованных семи-восьми часов. Пожилые люди также испытывают больше проблем с адаптацией к новым ритмам сна, поэтому с изменениями в их расписании будет труднее справиться.

Недостаток сна может вызвать у вас усталость, растерянность и даже депрессию - симптомы, которые можно принять за слабоумие или другие расстройства.Проблемы со сном с возрастом - это нормально, однако серьезные изменения вашего циркадного ритма могут быть ранним признаком болезни Альцгеймера.

Наука о старении и циркадных ритмах

Исследователи до сих пор не знают наверняка, почему циркадный ритм смещается раньше с возрастом, но, скорее всего, это сочетание биологических факторов и факторов окружающей среды.

В более зрелом возрасте внешние сигналы циркадного ритма становятся менее эффективными. Исследователи полагают, что некоторые гены часов могут потерять свой ритм и быть заменены другими генами, которые действуют немного иначе.

Основываясь на исследованиях на мышах, исследователи также подозревают, что SCN у людей может стать слабее, что приведет к менее выраженным колебаниям циркадного ритма. В свою очередь, ночью вырабатывается меньше мелатонина, поэтому у пожилых людей может быть меньше различий между сном и бодрствованием. Это приводит к тому, что ночью сон становится менее крепким, а днем ​​вы чувствуете себя более сонным.

Поскольку свет играет столь важную роль в регулировании циркадного ритма, многие исследования были сосредоточены на том, как изменяется световое воздействие с возрастом.Возможно, стареющие глаза не пропускают столько света, особенно коротковолнового света, который важен для регулирования циркадного ритма. Также может быть, что мы проводим меньше времени на открытом воздухе и больше времени при слабом искусственном освещении, который не так эффективен для управления нашим циклом сна и бодрствования. Операция по удалению катаракты пропускает больше света в глаза и улучшает качество сна.

К жильцам домов престарелых следует учесть дополнительные соображения, поскольку они могут проводить меньше времени на улице на солнце и, как правило, менее активны.Взрослые, находящиеся в учреждениях для длительного пребывания, могут быть обеспокоены шумом и светом в ночное время, особенно если они живут в одной комнате с кем-то еще. По сравнению с более независимыми взрослыми, жители домов престарелых чаще страдают от плохого сна и могут проводить большую часть дня, засыпая и просыпаясь.

Как справиться с изменением циркадных ритмов с возрастом

Очень трудно бороться с естественной склонностью вашего тела ко сну в определенное время, поэтому самый простой способ лучше спать с возрастом - это раньше изменить режим сна.Вы можете добиться более крепкого сна, если ложитесь и просыпаетесь в одно и то же время каждый день.

Если днем ​​станет больше света, это поможет вам уснуть ночью. Если вы предпочитаете ложиться спать позже, постарайтесь не слишком много света в утренние часы. Вместо этого отправляйтесь на вечернюю прогулку или воспользуйтесь светотерапией днем. Это может помочь задержать высвобождение мелатонина и «обмануть» ваше тело, заставив его отложить время отхода ко сну.

Советы по гигиене сна для пожилых людей

Легкий способ улучшить сон - это выработать привычки гигиены сна, которые усиливают циркадный ритм и создают мысленную связь между сном и сном.Чтобы лучше спать, специалисты рекомендуют:

  • Чтобы в спальне было прохладно, темно и тихо
  • Избегание и ограничение употребления алкоголя, кофеина и табака после обеда
  • Избегайте жидкости и обильных приемов пищи перед сном
  • Дремать не более 30 минут
  • Соблюдение здоровой диеты с большим количеством фруктов и овощей
  • Ежедневные физические упражнения, желательно на улице
  • Выключение телевизора и других экранов за час до сна
  • Кровать только для сна и секса
  • Вставать с постели и делать что-то еще, если не можешь заснуть

Вы также должны уделять первоочередное внимание лечению любых основных нарушений сна или других состояний, таких как хронические состояния, такие как диабет, сердечная недостаточность или заболевания простаты.Поговорите со своим врачом, чтобы узнать, можете ли вы изменить график приема лекарств, чтобы минимизировать их влияние на сон. В краткосрочной перспективе ваш врач может назначить добавки мелатонина или когнитивно-поведенческую терапию от бессонницы (КПТ-I), чтобы помочь восстановить здоровый режим сна.

  • Была ли эта статья полезной?
  • Да Нет

Можете ли вы изменить свой циркадный ритм?

Человеческое тело следует внутренней системе отсчета времени, известной как циркадные часы.Эти внутренние часы регулируют естественный «циркадный ритм» тела, ежедневные циклы сна и бодрствования, голода и пищеварения, гормональную активность и другие процессы в организме. Слово «циркадный» происходит от латинского словосочетания «circa diem», что означает «около суток», и указывает на то, что большинство циркадных ритмов автоматически сбрасываются каждые 24 часа. Циркадные ритмы определяются естественными признаками бодрствования, такими как воздействие света, взаимодействие с людьми и запланированное время приема пищи. Однако однажды установленные циркадные ритмы может быть довольно трудно изменить, сохранив ритм без какого-либо воздействия на типичные сигналы.

Что такое циркадный ритм?

Циркадные часы состоят из группы примерно из 20 000 нейронов, известных как супрахиазматическое ядро ​​(SCN). Кластер расположен в гипоталамусе у основания мозга. Когда глаза воспринимают свет в течение дня, они активируют сигналы, которые проходят по нервным путям к SCN, что позволяет мозгу понять, что пора бодрствовать. Затем SCN выделяет ряд гормонов, включая кортизол, чтобы вы не спали и были бодры к встрече в 9:00.

Организм использует свет и другие сигналы, называемые «zeitgebers» (по-немецки «дающий время» или «синхронизатор»), чтобы определить, день сейчас или ночь, и соответственно синхронизировать циркадные ритмы. Свет считается наиболее важным элементом циркадного ритма. Даже когда наши глаза закрыты, они все равно воспринимают свет и активируют сигналы в SCN. Другие zeitgebers включают физическую активность, прием пищи, температуру тела и социальное взаимодействие.

Циркадные ритмы регулируют выработку различных гормонов в течение 24-часового цикла.Когда солнце встает утром, организм вырабатывает кортизол - гормон, который заставляет нас чувствовать себя бодрыми и бодрыми. После пробуждения здоровый человек будет все больше утомляться в течение дня до захода солнца, когда чувство усталости достигает пика. Когда солнце начинает садиться, шишковидная железа выделяет мелатонин - гормон, снижающий бодрствование и бдительность.

Циркадные ритмы также регулируют голод и пищеварение, температуру тела, настроение, баланс жидкости и другие важные физиологические процессы.У большинства здоровых взрослых циркадные часы сбрасываются каждые 24 часа. Тем не менее, существуют различия в том, когда люди чувствуют усталость и когда они бодрствуют в течение дня. Двумя примерами являются «рано встающие», которые ложатся спать и рано встают, и «полуночники», которые ложатся спать относительно поздно, а затем засыпают.

Ваш ритм сна также будет развиваться и меняться с возрастом. Например, пожилые люди обычно засыпают и просыпаются днем ​​раньше, чем молодые люди, в то время как младенцы спят в несколько фаз в течение дня и ночи.

Как изменить график сна


Люди могут хотеть изменить свои циркадные ритмы и циклы сна и бодрствования по разным причинам. Некоторым требуется корректировка после начала работы, требующей от них работать поздно вечером или рано утром. Другие считают, что режимы «рано вставать» или «сова» не обеспечивают достаточного количества сна каждый день, и хотели бы принять более здоровый режим сна. Если вы собираетесь путешествовать в нескольких часовых поясах, адаптация к местному времени может помочь свести к минимуму последствия смены часовых поясов.

Гены или поздние ночи, работающие в кладбищенскую смену, могут так или иначе изменить ваш циркадный ритм. Некоторые методы изменения режима сна менее эффективны, чем другие. Употребление алкоголя - один из примеров менее эффективной стратегии. Алкоголь является депрессантом центральной нервной системы, который вызывает чувство сонливости после употребления, поэтому многие люди пьют, чтобы чувствовать себя более уставшими и расслабленными перед сном. Однако алкоголь также снижает качество и продолжительность сна, делая сон не восстанавливающим и прерывистым.

Лекарства от сна также сомнительны как долгосрочные стратегии. При правильном назначении некоторые лекарства могут помочь вам адаптироваться к новому режиму сна или пройти через очень стрессовый период, который влияет на ваш сон. Однако снотворное - это временное лекарство, и они не изменят ваши циркадные часы. Кроме того, некоторые снотворные могут вызывать сонливость при пробуждении.

Чтобы эффективно изменить свой циркадный ритм и цикл сна и бодрствования, мы рекомендуем следующие методы:

  • Просыпайтесь каждый день в одно и то же время. Регулярный график сна поможет сбросить ваш циркадный ритм.Засыпая и просыпаясь каждый день в одно и то же время, ваше тело научится приспосабливаться к новому ритму. Даже если вы не можете заснуть в желаемое время, обязательно установите будильник и просыпайтесь в установленное время. Это поможет вам не сбиться с пути.
  • Терапия ярким светом: воздействие яркого искусственного света может довольно эффективно переориентировать циркадные ритмы. Время выдержки особенно хорошо работает для сменных рабочих или тех, чьи рабочие графики включают позднюю ночь и / или ранние утренние часы.Доступны различные устройства светотерапии, в том числе лайтбоксы, настольные лампы и симуляторы восхода солнца. Перед покупкой одного из этих устройств вам следует поговорить с сертифицированным врачом по лечению сна об уровне освещенности и времени суток для воздействия, которые лучше всего подходят для вашего конкретного времени циркадного ритма.
  • Добавки мелатонина: в дополнение к естественному гормону, вырабатываемому шишковидной железой, мелатонин также доступен в форме добавок. Добавки мелатонина были разработаны не для лечения бессонницы, а для того, чтобы помочь изменить график циркадных ритмов при правильном времени.Принятие без рецепта и рецептурных добавок мелатонина может помочь вам просыпаться и ложиться спать в разное время дня. Стандартная доза мелатонина составляет 0,5 миллиграмма, а добавки следует принимать за несколько часов до сна под руководством и под наблюдением специалиста по сну. Прежде чем принимать какие-либо добавки, обязательно проконсультируйтесь с врачом.
  • Различное время приема пищи: циркадные ритмы регулируют, когда мы чувствуем голод и как мы перевариваем пищу. Некоторые исследования показали, что продвижение или откладывание приема пищи может повлиять на то, как ваш циркадный ритм регулирует эти процессы, заставляя вас чувствовать бдительность и усталость в другое время, чем то, к которому вы привыкли.
  • Упражнение: Упражнение и сон связаны в некотором роде симбиотическими отношениями. Правильные упражнения могут улучшить качество и продолжительность сна, а здоровый цикл сна и бодрствования обеспечивает больше силы и выносливости во время тренировок. Однако упражнения также стимулируют, если вы занимаетесь слишком близко ко сну. Если вы обнаружите, что не высыпаетесь по ночам и хотите изменить свой циркадный ритм, попробуйте включить в свой распорядок регулярные упражнения. Но, как и во всем, что связано с циркадным ритмом, важно время, поэтому не выполняйте упражнения в течение 1-2 часов до сна.
  • Кофеин: как краткосрочный заряд энергии, кофеин может быть очень эффективным, хотя и временным, средством для исправления ситуации для сменных рабочих, путешественников, страдающих от смены часовых поясов, и других людей, которые испытывают вялость. Период полураспада кофеина у здорового взрослого человека составляет 5 часов, а это означает, что организму требуется в среднем 5 часов, чтобы вывести половину потребляемого кофеина. Для достижения наилучших результатов потребляйте умеренное количество кофеина в течение первых нескольких часов, когда вы бодрствуете, но прекратите его употреблять по крайней мере за 5-7 часов до сна.

Если вы хотите изменить режим сна, проконсультируйтесь со своим врачом или другим сертифицированным врачом о наиболее безопасных и здоровых мерах, которые подходят для ваших конкретных циркадных целей.

Расстройства циркадного ритма сна

Главные циркадные часы у здоровых взрослых людей работают по суточному циклу, который сбрасывается примерно каждые 24 часа. Расстройства циркадного ритма сна вызываются задержками, опережением и полным нарушением регуляции циркадного цикла человека.Эти расстройства могут принимать разные формы, хотя для большинства распространенными симптомами являются нарушение сна и чрезмерная дневная сонливость.

Некоторые могут быть отнесены к проблеме с синхронизацией во внутренней системе хронометража человека. Например, отсроченное или продвинутое нарушение фазы сна-бодрствования возникает, когда чей-то цикл сна-бодрствования выпадает, по крайней мере, на два часа позже или раньше, чем при традиционном циркадном графике. Другой пример - нерегулярное нарушение ритма сна и бодрствования, которое характеризуется фрагментированными моделями сна и бодрствования, которые вызывают нарушение сна, когда человек пытается заснуть, и сонливость, когда он бодрствует.Это расстройство часто наблюдается у людей с болезнью Альцгеймера, Паркинсона и другими нейродегенеративными состояниями.

Другие нарушения циркадного ритма возникают из-за несоответствия между чьими-то циркадными часами и внешней средой. Расстройство посменной работы, распространенное среди людей, работающих поздно ночью или рано утром, может вызвать чрезмерную дневную сонливость, а также затруднить их засыпание перед сном. Другой пример - нарушение биоритма, состояние, которое влияет на людей, которые путешествуют через несколько часовых поясов в течение относительно короткого периода времени.Смена часовых поясов временно вызывает усталость и нарушает сон, поскольку организм путешественника приспосабливается к новому местному времени.

Большинство нарушений циркадного ритма сна диагностируются после того, как пациенты проявляют симптомы в течение как минимум трех месяцев. Хотя каждое указанное выше состояние требует определенного диагноза, многие из них могут лечить специалисты по сну с помощью мер, которые мы описали выше, таких как световая терапия и добавки мелатонина. Улучшение гигиены сна и постоянное время отхода ко сну также могут быть эффективными.Если не лечить, эти расстройства могут негативно повлиять на вашу физическую, когнитивную, профессиональную и социальную деятельность.

  • Была ли эта статья полезной?
  • Да Нет

Циркадный ритм: что это такое и как контролировать свой

Автор: Остин Медоуз

Обновлено 4 марта 2021 г.

Циркадные ритмы относятся к естественным колебаниям телесных процессов у растений, животных и микробов в течение 24-часового цикла.Фраза получила свое название от латинского «около diem» (1), что означает «около дня». Эта фраза описывает то, как эти циклы следуют за солнцем и придерживаются относительно постоянной схемы день-ночь.

Клетки по всему телу запрограммированы так, чтобы следовать примерно 24-часовому циклу, заставляя температуру тела, аппетит и уровни энергии повышаться и понижаться в определенное время дня. Для человека одним из наиболее важных циркадных ритмов является цикл сна и бодрствования.

Гены и белки, управляющие клетками, участвующими в циркадном процессе, называются биологическими часами.Биологические часы также отвечают за другие ритмы, например, в какое время года цветет цветок (2).

Как работают циркадные ритмы?

Циркадные ритмы координируются главными часами в головном мозге, называемыми супрахиазматическим ядром (SCN) (3). Расположенный в гипоталамусе, SCN представляет собой кластер примерно из 20 000 нервных клеток. SCN отправляет команды, предписывающие телу активировать определенные пути в зависимости от времени суток.

Многие клетки организма также имеют свои собственные ритмы (4).Работа SCN состоит в том, чтобы синхронизировать эти ритмы, чтобы мы не просыпались посреди ночи с желанием поесть или не испытывали внезапного падения энергии на рассвете. В течение дня колебания суточных ритмов (5) аппетита, расхода энергии и других процессов поддерживают эффективное функционирование организма (6).

Как циркадные ритмы влияют на сон?

Одна из важнейших функций циркадного ритма - регулирование того, когда мы спим и когда просыпаемся.SCN полагается на свет, чтобы управлять циклом сна-бодрствования. Столкнувшись с дневным светом, мы проявляем повышенный уровень бдительности и энергии. Когда становится темно, SCN стимулирует выброс гормона мелатонина, который подготавливает тело ко сну.

Большинство людей испытывают предсказуемые пики и спады бдительности в течение дня. Мы чаще всего чувствуем себя бодрыми утром, а затем переживаем послеобеденный спад. Уровень энергии снова повышается (7) вечером, а затем достигает рекордно низкого уровня посреди ночи.

Что может вызвать рассинхронизацию циркадных ритмов?

Когда SCN получает противоречивую информацию, ритмы сна могут рассинхронизироваться как днем, так и ночью.

Нарушенный циркадный ритм является обычным явлением при сменной работе, когда люди следуют нерегулярному циклу сна и бодрствования, что может потребовать бодрствования ночью или сна в течение дня. Нарушенный циркадный ритм также является причиной смены часовых поясов, когда биологические часы человека еще не синхронизированы с новым местным временем.Когда эти графики существенно влияют на циркадный ритм человека, считается, что у человека есть внешнее нарушение циркадного ритма.

Некоторые лекарства, состояния здоровья и привычки, например использование экранов поздно ночью, также могут мешать естественному циклу сна.

Что такое нарушение внутреннего циркадного ритма сна?

У людей с внутренними нарушениями циркадного ритма сна внутренние часы не соответствуют стандартной модели день-ночь.Двумя примерами таких расстройств являются расстройство фазы сна-бодрствования на поздней стадии и расстройство фазы отсроченного сна-бодрствования.

Другие расстройства циркадного ритма включают нарушение суточного сна и бодрствования, при котором циркадный ритм длится более 24 часов и приводит к постепенному более позднему отходу ко сну, и расстройство нерегулярного бодрствования во сне, когда у человека отсутствует консолидированный период сна. Нерегулярное нарушение сна и бодрствования чаще всего встречается у людей с нейродегенеративными заболеваниями (8).

Что происходит, когда ваш циркадный ритм не синхронизирован?

Наиболее очевидные симптомы десинхронизации вашего циркадного ритма - это неспособность заснуть, когда вы должны, или сильное чувство сонливости, когда вам положено бодрствовать.Даже если вам удастся заснуть ночью, вы можете спать не так крепко, и вас легко разбудить по внешним сигналам.

Также возможно, что различные циркадные ритмы в вашем теле не будут синхронизироваться друг с другом. Эта десинхронизация между циркадными ритмами может влиять на пищеварение, артериальное давление и другие процессы и, вероятно, способствует связи между проблемами циркадного ритма и метаболическими нарушениями (9).

В долгосрочной перспективе нарушения циркадного ритма были связаны с множеством проблем со здоровьем, включая ожирение, диабет, болезни сердца и расстройства настроения (10).

Можете ли вы изменить свой циркадный ритм?

У большинства людей есть естественная склонность просыпаться в определенное время, это понятие известно как хронотип (11). У хронотипов утреннего типа есть внутренний будильник, из-за которого им сложно уснуть, чем бы они ни занимались, в то время как хронотипы вечернего типа могут плохо ложиться спать рано. Хронотип меняется с возрастом и варьируется от человека к человеку.

Хотя хронотип в значительной степени является генетическим, существуют некоторые привычки образа жизни, которые могут помочь согласовать ваш циркадный ритм с более удобным графиком.

Как мне регулировать свой циркадный ритм?

Вы можете до определенной степени увлечь свои циркадные часы, постоянно давая своему телу определенные сигналы в нужное время. Эти сигналы помогают научить ваше тело распознавать, когда вы хотите спать, а когда - бодрствовать. Некоторые стратегии включают:

  • Установка будильника каждый день на одно и то же время
  • Яркий свет (12) вскоре после пробуждения
  • Соблюдение здоровой диеты и отказ от больших приемов пищи на ночь
  • Регулярно занимаются спортом
  • Ограничение дремоты, особенно в конце дня
  • Отказ от кофеина, алкоголя и табака в вечернее время
  • Отключение экранов по крайней мере за час до сна
  • Зарезервировать спальню только для сна и секса
  • Как сохранить в спальне прохладу, темноту и тишину

Все по-разному реагируют на эти сигналы, поэтому вам, возможно, придется поэкспериментировать и посмотреть, что работает для вас.Поговорите со своим врачом, если после того, как вы попробуете эти советы по гигиене сна, ваши часы сна все еще идут неправильно. Врач может помочь определить источник любых проблем со сном и предложить дополнительные варианты лечения, которые помогут вам лучше спать.

Список литературы

  1. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31756974/ По состоянию на 18 февраля 2021 г.
  2. https://www.nigms.nih.gov/education/Inside-Life-Science/Pages/tick-tock-new-clues-about-biological-clocks-and-health.aspx По состоянию на 18 февраля 2021 г.
  3. https://www.nigms.nih.gov/education/fact-sheets/Pages/circadian-rhythms.aspx По состоянию на 18 февраля 2021 г.
  4. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23385698/ По состоянию на 18 февраля 2021 г.
  5. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21633182/ По состоянию на 18 февраля 2021 г.
  6. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0074774216301167 По состоянию на 18 февраля 2021 г.
  7. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23585751/ По состоянию на 18 февраля 2021 г.
  8. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20631712/ По состоянию на 18 февраля 2021 г.
  9. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27763782/ По состоянию на 18 февраля 2021 г.
  10. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29230328/ По состоянию на 18 февраля 2021 г.
  11. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28636610/ По состоянию на 18 февраля 2021 г.
  12. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30311830/ По состоянию на 18 февраля 2021 г.

Как часы вашего тела влияют на вас

Хотя вы не слышите, как они тикают, у вашего тела есть свои собственные часы.Вызываемые им физические и психические изменения называются циркадными ритмами. Они есть у большинства живых существ, включая животных, растения и даже некоторые микробы.

Циркадные ритмы влияют на ваш сон, а также на другие способы работы вашего тела, такие как гормоны, температура тела и пищевые привычки. Когда они не синхронизируются, они также могут вызвать проблемы со здоровьем. Их связывают с различными заболеваниями, включая диабет, ожирение и депрессию.

Чтобы получить хороший, здоровый сон, полезно знать, что держит часы вашего тела на правильном пути, а что может сбить его ритм.

Как работают циркадные ритмы

Около 20 000 нервных клеток составляют ваши «главные часы», часть вашего мозга, называемую супрахиазматическим ядром. Эта структура, которая находится внутри области, называемой гипоталамусом, контролирует ваши циркадные ритмы. Хотя во многом это зависит от ваших генов и других естественных факторов внутри вашего тела, вещи во внешнем мире также могут их изменять.

Самый большой кий - светлый. Ваше тело запрограммировано на то, чтобы спать в темноте и бодрствовать, когда на улице светло.Нервы напрямую связывают ваши глаза и главные часы вашего тела. Когда дневной свет тускнеет, ваши глаза сигнализируют мозгу о необходимости вырабатывать больше мелатонина - гормона, который заставляет вас чувствовать сонливость. И когда солнце снова встает, сигналы говорят мозгу снизить уровень мелатонина.

Различные модели поведения для разных людей

Вы, вероятно, заметили, что в определенные периоды дня вы чувствуете себя более бодрым, а в другие - менее энергичным. Этот паттерн имеет отношение к вашему «хронотипу» или личному циркадному ритму.Они различаются от человека к человеку, хотя, как правило, живут семьями.

В большинстве случаев люди делятся на две группы:

Ранние пташки: Если вы легко просыпаетесь утром и чувствуете, что у вас больше всего энергии в начале дня, вы - утро человек или «жаворонок». Некоторые исследования показывают, что биологические часы ранних пташек могут идти немного быстрее, чем 24 часа.

Продолжение

Ночные совы: Если вы вечерний человек, некоторые исследования показывают, что ваши биологические часы идут медленнее, чем 24 часа.Вам будет трудно просыпаться по утрам и чувствовать себя бодрым. Больше всего энергии вы получите гораздо позже, например, в 11 часов вечера.

Однако ваш хронотип не высечен на камне. Циркадные ритмы естественным образом меняются с возрастом. Например, в подростковом возрасте биологические часы меняются, из-за чего подросткам хочется ложиться спать позже и спать дольше, чем детям младшего возраста.

Ваш рабочий или школьный график может означать, что вам нужно перейти от совы к ранней пташке. Вы можете попробовать изменить свой циркадный ритм самостоятельно, но делайте это медленно.Например, попробуйте вставать на 15 минут раньше каждое утро в течение недели.

Циркадные ритмы не синхронизированы

Небольшие изменения могут нарушить ваши циркадные ритмы. К ним относятся:

Дополнительный сон. Ваши биологические часы работают лучше всего, когда вы придерживаетесь расписания. В идеальном мире вы засыпаете и просыпаетесь в течение получаса в одно и то же время каждый день, даже по выходным.

Путешествие. Когда вы пересекаете часовые пояса, вы можете настраивать часы, но не биологические часы.Он будет пытаться работать в то время, когда находится у вас дома, проблема, которую вы можете назвать сменой часовых поясов. Чем больше часовых поясов вы проходите, тем сильнее вы себя чувствуете. Ваши биологические часы перейдут на новое время, в котором вы находитесь, но это может занять несколько дней.

Экранное время. Любое количество света сигнализирует вашему мозгу, что пора бодрствовать. Даже синий свет вашего планшета, смартфона или телевизора имеет такой эффект. Чтобы хорошо выспаться, отключайтесь от всех экранов за 2–3 часа до сна.Другой искусственный свет может иметь такой же эффект, поэтому выключите свет в коридоре и поверните будильник подальше от себя. Если вас беспокоит свет за пределами дома, поднимите плотные шторы или используйте маску для сна.

Продолжение

Ночные смены. Если вы работаете по ночам, вам нужно спать днем. Это может быть сложно, так как ваше тело запрограммировано бодрствовать, когда на улице светло. Со временем у вас может начаться то, что называется расстройством посменной работы. Вам будет трудно бодрствовать ночью, а днем ​​- трудно.Может помочь дневной сон или ночная смена.

Ваши месячные. Многие женщины замечают, что они хуже спят до начала менструации. Это может быть связано, по крайней мере частично, с изменением циркадных ритмов. Некоторые исследования показывают, что сна меньше сна в это время могут сбросить ваши биологические часы и принести некоторое облегчение. Яркий дневной свет или световая терапия также могут иметь значение.

Сила циркадных ритмов

8 мая 2000 г. - Циркадные ритмы - наши 24-часовые биологические циклы - управляют не только нашим бодрствованием и сном.Они влияют на то, когда мы рождаемся, когда умираем и как мы проводим дни между ними.

Ритмы нашего тела регулируются «главными часами», расположенными в крошечной области мозга, называемой супрахиазматическим ядром. Он работает так же, как дирижер, ударяя одну часть оркестра тела, пока другая успокаивается, ориентируясь на световые сигналы, чтобы синхронизироваться с 24-часовым днем.

Гормоны нашего тела взлетают и опускаются к невидимой палочке этого маэстро. Даже наши клетки растут быстрее в определенные часы дня.

Вот лишь несколько способов, которыми наши циркадные ритмы организуют нашу жизнь:

  • Ночь часто приносит жизнь. В соответствии с дарвиновской (эволюционной) теорией эволюция установила, что гормоны запускают роды и роды в ночное время, когда мать и ее новорожденный будут менее уязвимы для хищников. Действительно, исследования показали, что естественные роды чаще происходят в часы после полуночи, чем во второй половине дня.
  • Утро часто приносит смерть. У нас самое низкое кровяное давление около 3 а.м. Когда рассветает, и мы встаем с постели, наше кровяное давление резко повышается, что увеличивает риск сердечного приступа и инсульта между 8 часами утра и полуднем.
  • Астма чаще всего проявляется на рассвете. Одна из возможных причин заключается в том, что в ночное время наш организм вырабатывает меньше кортизола, противовоспалительного стероида.
  • Аллергия часто вспыхивает, когда мы просыпаемся. Чихание и насморк усиливаются по утрам у 70% аллергиков.
Продолжение

Подобные открытия привели к появлению перспективной области хронотерапии, в которой врачи приспосабливают лекарства к естественным ритмам организма.Например, люди, страдающие аллергией, могут облегчить свои утренние симптомы, приняв поздно вечером антигистаминные препараты длительного действия. Астматики могут снизить риск утреннего приступа, если принимают препарат теофиллин на ночь.

Есть даже основания полагать, что циркадные часы влияют на толерантность наших клеток к токсинам. Манипулируя его временем и дозировкой, врачи надеются уменьшить побочные эффекты химиотерапии рака.

«Мы обнаружили более 35 заболеваний, на которые влияют внутренние часы организма», - говорит Майкл Смоленский, доктор философии, профессор физиологии окружающей среды в Школе общественного здравоохранения Техасского университета в Хьюстоне и соавтор книги The Body Clock.