Представление человечества о самом себе напоминает маятник: иногда нам кажется, что мы – чистый разум, способный устремится куда угодно и покорить любой уголок вселенной. А иногда – сплошное тело, и все наши способности и желания ограничены физиологически и подконтрольны природе. Правда и то, и другое. Люди многим могут управлять, но есть и то, что управляет людьми. Циркадные ритмы – одни из таких властителей тел человеческих. Это встроенный в ДНК механизм, который регулирует нашу деятельность в зависимости от времени суток. Пренебрежение им грозит перегрузками, стрессом, лишним весом, а вот следование циркадным циклам позволяет быть более деятельным и эффективным.
Текст: Евгения Мальцева; фото: FREEPIK
Продукт эволюции
Циркадные ритмы - это «механизм», который действует внутри всех живых организмов, подстраивая жизнедеятельность к смене дня и ночи. Еще задолго до их открытия, люди замечали, что они сами, растения и животные проводят сутки по определенным, повторяющимся алгоритмам и это помогает им адаптироваться к условиям окружающей среды. Необходимость «предсказывать» реакцию на повторяющиеся события и не придумывать раз за разом новое решение – вот одна из причин появления суточных ритмов. Природа не любит тратить ресурсы там, где можно сэкономить.
Механизм работы наших внутренних часов организован иерархически: сигнал о количестве света поступает на сетчатку глаза, оттуда по нервам в гипоталамус (где распознается) и мозг отдает соответствующий приказ всем органам. И этот приказ не ограничивается командами «спать» или «вставать». Метаболизм, старение, выработку гормонов - эти и многие другие процессы связаны с «циркадной системой управления». С одной стороны, эта связь сложилась в ходе эволюционного развития и «вшита» в наш организм, с другой – на нее заметно влияет окружающая среда в каждом конкретном случае (то есть люди могут сбалансировать или разбалансировать эту связь). Диабет и ожирение в некоторых случаях вызваны именно нарушением циркадных ритмов, когда происходит негативное воздействие на гомеостаз.
Мастера часовых дел
Шестьдесят лет назад, накануне научного открытия и обоснования этого явления, ученые сокрушались, что при всей очевидности суточных ритмов, мы так ничего о них и не знаем. Идут ли эти часы постоянно или начинают идти и останавливаются после прохождения 24-часового цикла, а затем их требуется «завести» снова?» Красивая и понятная метафора «часы» предполагала, что есть некие деления, на которые можно разделить действие этого механизма. Если так, то что это за фрагменты суток, по каким принципам один цикл сменяется другим? В общем, вопросов было больше, чем ответов. Помогли, как всегда, мушки-дрозофилы и великий могучий человеческий разум.
Исследованием циркадных ритмов занимались еще в XVIII веке. Один французский астроном заметил, что листья мимозы днем открываются и с наступлением темноты закрываются. Он поставил мимозу в темное помещение - листья продолжали открываться и закрываться вне зависимости от наличия солнца. Стало ясно, что это не реакция на внешний раздражитель, а результат работы внутреннего механизма. Но только два столетия спустя появилась теория, объяснившая этот механизм. В 70-х годах прошлого столетия ученые провели серию экспериментов на плодовых мушках: они «сломали» в геноме определенные участки и у насекомых нарушились циркадные ритмы – их «сутки» изменились. Трое американских ученых — Джеффри Холл, Майкл Росбаш и Майкл Янг получили Нобелевскую премию за открытие и исследование механизмов, управляющих циркадными ритмами.
Нарушение ритмов
Поиск нормы через патологию – широко известный научный прием. Часто о нормальном функционировании психики (а также речи или частей тела) ученые узнают при исследовании нарушений. Также было и с циркадными ритмами: ученые произвели мутации некоторых участков хромосом дрозофил, и это привело к появлению мутантных мух - с неработающими часами, с укороченным и с удлиненным суточным ритмом. Исследователям удалось выявить ген, который был признан материальным носителем внутренних суточных ритмов. Они нашли нечто, присущее исключительно организму, а не окружающей среде. Необходимый ген у мух-мутантов либо вовсе отсутствовал, либо был в небольшом количестве. Важным открытием оказалось и то, что у нормальных дрозофил особенный белковый продукт, связанный с «циркадным» геном, в разное время суток был в разном количестве. Получалось, что внутренние часы даны от природы, они идут постоянно и не требуют ежедневного завода. Все это привело исследователей к вопросу о механизме регуляции суточных ритмов.
Не утомляя подробностями о том, как Майкл анализировал около 7000 мутаций дрозофил, перейдем сразу к его выводам: количество белка, связанного с определенными генами, зависит от освещенности. Более того, большинство физиологических процессов у живых организмов завязано на суточных ритмах, и каждый процесс собственным биохимическим способом с ними соотносится.
Практическое применение
Утром и днем нам проще концентрироваться, вечером людей тянет ко сну, мы хуже видим, реакции замедляются, переваривать пищу становится сложнее. Все это не результат привычки, а заложенный природой механизм, который нужно поддерживать в рабочем состоянии и использовать так, как он задуман природой.
Именно в первой половине дня организм вырабатывает кортизол – вещество, которое обеспечивает устойчивое ментальное состояние. Этот гормон отвечает за когнитивные способности и противостояние стрессу, и он подчинен циркадным ритмам. То же самое с пищеварением: печень и поджелудочная железа именно днем синтезируют вещества, ответственные за ощущение голода, а также влияющие на обмен жиров и углеводов. Диетологи рекомендуют не есть вечером не потому, что в это время мы мало двигаемся; гораздо важнее то, что вечером неактивны наши ферменты.
Циркадным ритмам подчинены щитовидная железа и гипоталамус в тот момент, когда они меняют температуру нашего тела. Разница показателей днем и ранним утром достигает одного градуса, и это очень значительная величина для метаболических процессов.
Иммунные клетки, ответственные за здоровье всего организма, также вырабатываются согласно циркадным циклам. Ежедневно, в определенное время суток, происходит синтез необходимых веществ, способных дать полноценный иммунный ответ. Исследования показывают, что циркадные ритмы положительно влияют и на эффективность приема определенных лекарственных препаратов.
Ночные существа
Человек – существо адаптивное, но у всякого процесса приспособления есть своя цена. Ночной образ жизни рано или поздно выставит свой счет, и тот, кто пренебрегает режимом дня, обязательно столкнется с проблемами. Но как же быть, если ночь превращается в день не из-за праздности, а по необходимости, из-за работы? В этом случае важно помогать организму: ложиться и вставать в одно и то же время (пусть и несоответствующее часовому поясу); спать в темноте; по возможности больше бывать на улице при дневном естественном освещении. Очень важна устойчивая цикличность: пусть циклы смещены, но они постоянны. Регулярно занимайтесь спортом - подойдет любая физическая активность. Исключите (или сократите) кофеин, и помните, что он содержится не только в кофе, но и в чае, какао, некоторых сладких газированных напитках. По возможности снижайте продолжительность пребывания при ярком искусственном свете перед сном, в том числе от смартфона. Придерживайтесь регулярного графика приема пищи. Исследования показывают, что даже для вахтовых рабочих еда строго по часам положительно влияет на циркадные ритмы.
