Как работают циркадные ритмы в организме
Что такое циркадные часы?
Молекулярные «часы» встроены в каждую клетку нашего тела: определенные гены регулируют взаимодействие белков нашего тела, которые подчиняются 24-часовому ритму и в разное время суток проявляют различную активность. Так, например, именно подчиняясь активности определенных белков, в ранние утренние часы увеличивается кровяное давление (чтобы организм легче просыпался), и именно по этой причине инсульты и инфаркты вдвое чаще случаются ранним утром, чем в любое другое время суток.
Гормон роста также «запрограммирован» вырабатываться раз в сутки, во время глубокой фазы ночного сна – именно поэтому дети в буквальном смысле растут во сне.
Более того, даже способность вирусов к репликации и распространению зависит от биологических часов – и в разное время суток мы по-разному подвержены заражению.
Нобелевская премия была вручена за открытие только одного гена – «клеточных часов» у мушек-дрозофил. Ген был известен еще в 70-е годы прошлого века, выделить и изолировать его удалось в 1984 году (ген получил название period) – за что и была присуждена почетная премия. Позже выяснилось, что таких «часовых» генов много, они влияют друг на друга. Воздействуя на них, можно искусственно изменить период биологических часов, продлить его дольше, чем 24 часа, более того, ген даже можно «сломать» (но лучше не надо!). Наконец, было установлено, что точно такой же механизм заложен и в организме человека, и сегодня ученые полагают, что изучение того, как действуют наши циркадные ритмы может иметь огромное значение для профилактики и лечения многих опасных заболеваний – в том числе диабета, болезней сердца и гормональных нарушений.
Все дело в свете?
У большинства из нас циркадные ритмы напрямую зависят от солнечного света. Особые фоточувствительные клетки в нашем глазу, действующие как световые сенсоры, и устанавливают естественный ритм. Именно от того, что распознает наш глаз вокруг себя – свет, тьму или сумерки – и зависит, какой именно сигнал получают системы, регулирующие ритм нашего тела. логика проста: если вокруг темно, тело должно отдыхать, ритм – замедляться, и активность получают системы, работающие в «фоновом» режиме. Если же вокруг свет – значит, самое время проявлять активность.
Именно органы зрения и их способность распознавать свет и тьму играют решающую роль в настройке циркадных ритмов: исследование 2007 года подтвердило, что у людей, у которых серьезные проблемы со зрением, биологические часы могут сбиться, что в итоге приводит к серьезной бессоннице.
Причем «считается» только дневной свет: именно на него наши биологические часы реагируют наилучшим образом, искусственное освещение практически не способно обмануть циркадные ритмы.
Информация, которую улавливают наши глаза, передается непосредственно в мозг – можно сказать, что механизм циркадных часов находится именно там – и уже он запускает и поддерживает привычный цикл дня и ночи. Именно по этой причине «сбиваются» внутренние часы во время путешествий: для перенастройки и адаптации мозгу требуется примерно неделя.
Что происходит, если циркадный ритм нарушается?
Если сбивается ход наших внутренних часов, в первую очередь нарушается сон. Прежде всего, человеку становится труднее заснуть, он может часто просыпаться ночью, сам по себе сон не будет достаточно глубоким, а его время — уменьшится.
Другое распространенное осложнение, которое может вызвать нарушение циркадного ритма – развитие сонного апноэ, опасного состояния, при котором во сне у человека регулярно останавливается дыхание на 20 и более секунд.
Также нарушение режима сна и бодрствования существенно повышает риск развития диабета, ожирения, болезней сердца и сосудов, других хронических заболеваний и даже некоторых видов рака.
Из-за чего сбиваются циркадные ритмы?
Самая простая и очевидная (и легко устранимая) причина – смена часовых поясов или так называемый джет-лаг. Как уже упоминалось выше, сам по себе циркадный ритм обычно восстанавливается в течение недели – если, разумеется, не препятствовать ему, стараться ложиться спать вскоре после наступления темноты и вставать не очень поздно утром.
Еще одна причина, по которой наши циркадные часы могут работать плохо – сменная или ночная работа. Даже если вы проводите одну-две бессонные ночи в неделю, а днем спите, ваши естественные ритмы уже будут в серьезной опасности, а на восстановление понадобится больше усилий.
Если же вы живете в привычном часом поясе, ведете стандартный образ жизни (работаете или учитесь днем, а ночью спите), самым серьезным врагом ваших внутренних часов может стать яркий искусственный свет. Наши циклы сна настроены таким образом, что пик высвобождения мелатонина – гормона, регулирующего ночной сон – приходится на сумерки. Солнечный свет в течение дня помогает нам накапливать мелатонин, когда начинает темнеть, он постепенно высвобождается, а когда его содержание достигает пика, мы засыпаем и спим глубоким здоровым сном. Но это в идеале. В реальности же мы теперь большую часть светового дня проводим в помещении (и выработка мелатонина замедляется), а вечером «глушим» наши рецепторы ярким искусственным светом – и даже тот мелатонин, который наш организм выработал в течение дня, не может высвободиться. Если подобное происходит регулярно, циркадные ритмы серьезно ломаются, и даже если мы создаем режим максимального благоприятствования, на то, чтобы наладить сон, может понадобиться очень много времени.
Кстати, еще одна причина, по которой мы вдруг начинаем плохо спать – сезонная нехватка солнечного света. Если за окном большую часть времени темно, организм просто не успевает накопить достаточно мелатонина и нам буквально нечем спать ночью.
