ОСНОВНАЯ МЫСЛЬ: ПОЧЕМУ ВАЖНО ЗНАТЬ О РАБОТЕ ЦИРКАДНЫХ РИТМОВ?
Осведомленность о работе циркадных ритмов может иметь как краткосрочные, так и долгосрочные последствия для здоровья. “Изменение образа жизни —лучший подарок, который вы можете сделать себе сами», — говорит Чен. “Если вы управляете своим образом жизни, технологии и медицина могут стать факторами второстепенного значения на протяжении вашей жизни.” В краткосрочной перспективе исследования на животных и людях показывают, что образ жизни, поддерживающий здоровую работу циркадных ритмов, может поддерживать бдительность, координацию движений, работу сердечно-сосудистой системы, работу иммунной системы, кишечника, контролировать работу мыслительных процессов и сон. Существуют доказательства, подтверждающие снижение риска возникновения хронических заболеваний в долгосрочной перспективе.
Итак, какой образ жизни необходимо вести, чтобы синхронизироваться со своими циркадными ритмами? Первое, что необходимо сделать – обратить внимание на свои биоритмы. Циркадные ритмы, хотя и построены на одной и той же основе, варьируются от человека к человеку из-за возрастных, генетических и экологических различий.Жаворонкам больше нравится утро
Совы предпочитают ночь. Необходимо обратить внимание на естественные склонности своего организма (“хронотип”), чтобы успешно применять знания новейших научных исследований. Также не стоит забывать о том, что единого подхода для всех не существует.
Второе — придерживаться постоянного, рутинного графика каждый день, семь дней в неделю. Доктор Ю рассуждает о «смене часовых поясов по выходным» («социальный джет лаг») — когда люди нарушают режим нетипичными привычками, например, едят и ложатся спать позже, просыпаются позже и тренируются по разным дням недели в разное время. Все эти действия могут привести к таким же негативным последствиям, как и смена часовых поясов. Чем больше и последовательнее вы будете следовать режиму, тем лучше ваше тело будет вам в этом помогать.
Третье — применение полученных знаний из научных исследований — ниже подробно представлены данные о питании, сне и физических упражнениях. Многие изменения образа жизни, о которых свидетельствуют исследования, касаются изменения привычного пищевого поведения — например, есть перед сном плохая идея. Она чревата негативными последствиями для здоровья. В начале и в конце дня стоит питаться небольшими порциями, а это достаточно легко попробовать. То же касается сна — необходимо соблюдать режим и спать не меньше 7-8 часов. В худшем случае вы будете чувствовать себя отдохнувшим, а в лучшем улучшите перспективы здоровой жизни.
Главное: сон, питание и спорт — основа здорового образа жизни.
ГЛОССАРИЙ
Представьте растение, которое пытается провести процесс фотосинтеза ночью: короткая драма в темноте. “Растения имеют дело с жизнью и смертью,” — мрачно сообщает Салли Ю, доцент кафедры биохимии и клеточной биологии в Центре медицинских наук Техасского университета в Хьюстоне (UTHealth). “Если они не будут следовать циркадным ритмам, то умрут.” Но для человека прогноз будет не таким мрачным. “Даже если удалить часовой ген (важный ген, регулирующий работу циркадных ритмов), вы умрете не сразу”, — говорит Ю. “Но вы будете страдать.” Вероятные проблемы? Постоянные психологические проблемы и, среди прочего, повышенный риск возникновения хронических заболеваний. Жизнь трудна, когда все не синхронизировано.
Коллега Ю, Джейк Чен, доцент той же кафедры, рассказывает иначе: “Мы часто говорим, что все нужно делать по расписанию. Но это преувеличение. А вот фраза “всему свое время” нет. И это напрямую относится к человеческому телу. В каждой отдельной клетке, ткани или органе физиологические процессы происходят в определенное время. Биологические часы это своего рода таймер — механизм, с помощью которого мы можем убедиться, что все исправно работает. Это фундаментальная функция.”
Чен и Ю изучают циркадные ритмы– биологические ритмы организма с периодом около 24 часов, которым ежедневно следуют все живые существа на нашей планете. Циркадные ритмы или суточные ритмы напрямую связаны с миллионами лет развития жизни на нашей планете. Это продукт взаимодействия внутренних биологических часов организма и окружающей среды — не только солнечный свет, но и многие другие факторы определяют поведение, регулируют уровень гормонов, сон, температуру тела и метаболизм.
Так называемые “мастер-часы” или супрахиазматическое ядро (SCN) — главные часы, управляющие циркадными ритмами. Представляют из себя пару клеточных популяций, заполненных генами (включая Clock, Npas2, Bmal, Per1, Per2, Per3, Cry1, and Cry2), расположены в гипоталамусе. На молекулярном уровне следы часовых генов встречаются в почках, печени, поджелудочной железе и других органах. SCN выступает в качестве генерального директора, инструктируя тело придерживаться графика и обрабатывать сигналы окружающей среды. (Кратко ознакомиться с механизмом работы SCN можно в интерактивной анимации Медицинского института Говарда Хьюза.)
Как мы увидим позже, внимательное отношение к суточным ритмам улучшает ежедневную (физиологическую и психологическую) работу организма и, в конечном итоге, влияет на состояние здоровья, как в долгосрочной, так и в краткосрочной перспективе. Забота о суточных ритмах поддерживает их работу, сохраняя то, что Салли Ю называет «надежными часами».
Информация об экспертах:
Ученый: Чжэн “Джейк” Чен
Образование: Кандидат наук, Колумбийский университет, Нью-Йорк
Должность: доцент кафедры биохимии и клеточной биологии в Центре медицинских наук Техасского университета в Хьюстоне
Последняя опубликованная статьяThe small molecule Nobiletin targets the molecular oscillator to enhance circadian rhythms and protect against metabolic syndrome.
Область исследованийSmall molecule probes for chronobiology and medicine.Ученый: Сын Хи “Салли” ЮОбразование: Кандидат наук, Корейский институт науки и технологийДолжность: Доцент кафедры биохимии и клеточной биологии в Центре медицинских наук Техасского университета в ХьюстонеПоследняя опубликованная статьяPeriod2 3′-UTR and microRNA-24 regulate circadian rhythms by repressing PERIOD2 protein accumulation.Также Development and Therapeutic Potential of Small-Molecule Modulators of Circadian Systems.Область исследованийFundamental cellular mechanisms in circadian rhythms and deciphering physiological and pathological roles of the clock.
Пейсмекер – водитель ритма
Существует множество тканей, имеющих пейсмекеры, способные генерировать околосуточные ритмы только для своих групп. Пейсмекером циркадного ритма всего человека являются супрахиазматические ядра (СХЯ) гипоталамуса.
Зрительные рецепторы человека отправляют сигнал в СХЯ, а дальнейшая передача сигнала приводит к формированию гормонов, которые регулируют циркадную активность организма.
СХЯ располагают рецепторами почти ко всем гормонам и биологически активным веществам. СХЯ и внутренние пейсмекеры имеют как прямые, так и обратные связи. Циркадные ритмы поддаются синхронизации – захватыванию внешними пейсмекерами.
Самый сильный внешний синхронизатор – свет. Чем сильнее источник света, тем больше окно синхронизации или захватывания.
Основная роль СХЯ сводится к согласованию (синхронизации) колебаний внутренних ритмов между собой, а также экзогенными факторами, например, свет — темнота. Постоянное раздражение СХЯ ускоряет бег биологических часов. Жизненной силы хватит на меньший промежуток времени — меньшее количество прожитых лет.
Литература
- Purves D. et al (2004). ‘’Neuroscience’’. Sinauer Associates, Inc. Publishers Sunderland, Massachusetts U.S.A
- Алехина Н. Д. и др (2005) ‘’Физиология растений’’. М.: Издательский центр «Академия»
- McClung C. (2006). ‘’Plant Circadian rhythms’’
- Zehring W. A., Wheeler D. A., Reddy P., Konopka R. J., Kyriacou C. P., Rosbash M., and Hall J. C. (1984). P-element transformation with period locus DNA restores rhythmicity to mutant, arrhythmic Drosophila melanogaster. Cell 39, 369—376.
Bargiello T. A., Jackson F. R., and Young M. W. (1984). Restoration of circadian behavioural rhythms by gene transfer in Drosophila. Nature 312, 752—754.
Siwicki K. K., Eastman C., Petersen G., Rosbash M., Hall J. C. (1988). Antibodies to the period gene product of Drosophila reveal diverse tissue distribution and rhythmic changes in the visual system. Neuron 1, 141—150.
Hardin P. E., Hall J. C., and Rosbash M. (1990). Feedback of the Drosophila period gene product on circadian cycling of its messenger RNA levels. Nature 343, 536—540.
Liu X., Zwiebel L. J., Hinton D., Benzer S., Hall J. C., and Rosbash M. (1992). The period gene encodes a predominantly nuclear protein in adult Drosophila. J Neurosci 12, 2735—2744.
Vosshall L. B., Price J. L., Sehgal A., Saez L., and Young M. W. (1994). Block in nuclear localization of period protein by a second clock mutation, timeless. Science 263, 1606—1609.
Price J. L., Blau J., Rothenfluh A., Abodeely M., Kloss B., and Young M. W. (1998). double-time is a novel Drosophila clock gene that regulates PERIOD protein accumulation. Cell 94, 83-95.
История открытия
Впервые об изменении положения листьев в течение дня у тамаринда (Tamarindus indicus) упоминает описывавший походы Александра Македонского Андростен.
В Новое время в 1729 году французский астроном Жан-Жак де Меран сообщил о ежедневных движениях листьев у мимозы стыдливой (Mimosa pudica). Эти движения повторялись с определённой периодичностью даже если растения помещались в темноту, где отсутствовали такие внешние стимулы как свет, что позволило предположить эндогенное происхождение биологических ритмов, к которым были приурочены движения листьев растения. Де Мейрен предположил, что эти ритмы могут иметь что-то общее с чередованием сна и бодрствования у человека.
Декандоль в 1834 году определил, что период, с которыми растения мимозы совершают данные листовые движения, короче длины суток и составляет примерно 22-23 часа.
В 1880 году Чарльз Дарвин и его сын Фрэнсис сделали предположение о наследственной природе циркадных ритмов. Предположение о наследственной природе циркадных ритмов было подтверждено окончательно опытами, во время которых скрещивались растения фасоли, периоды циркадных ритмов которых различались. У гибридов длина периода отличалась от длины периода у обоих родителей.
Эндогенная природа циркадных ритмов была окончательно подтверждена в 1984 году во время опытов с грибами вида Нейроспора густая (Neurospora crassa), проведёнными в космосе. Эти опыты показали независимость околосуточных ритмов от геофизических сигналов, связанных с вращением Земли вокруг своей оси.
В 1970-е годы Сеймур Бензер и его ученик Рональд Конопка изучали, можно ли идентифицировать гены, которые контролируют циркадный ритм у плодовых мух. Они продемонстрировали, что мутации неизвестного гена нарушают циркадные часы мух. Неизвестный ген получил название ген периода — Per (от англ. period).
В 1984 году Джеффри Холл и Майкл Росбаш, работающие в тесном сотрудничестве в Брандейском университете в Бостоне, и Майкл Янг из Рокфеллеровского университета в Нью-Йорке смогли выделить ген Per. Затем Джеффри Холл и Майкл Росбаш обнаружили, что белок PER, кодируемый геном Per, накапливается в течение ночи и деградирует в течение дня. Таким образом, уровень белка PER колеблется в течение суток синхронно с циркадным ритмом. Учёные предположили, что белок PER блокирует активность гена Per. Они обосновали, что с помощью ингибирующей петли обратной связи белок может препятствовать своему собственному синтезу и тем самым регулировать собственный уровень в непрерывном циклическом ритме. Однако, чтобы блокировать активность гена Per, белок PER, который продуцируется в цитоплазме, должен был каким-то образом достигнуть клеточного ядра, где расположен генетический материал, — этот вопрос оставался невыясненным.
В 1994 году Майкл Янг обнаружил второй «часовой ген» циркадного ритма, timeless, кодирующий белок TIM, который требовался для нормального циркадного ритма. Майкл Янг показал, что когда белок TIM связан с белком PER, оба белка могут проникать в ядро клетки, где они блокируют активность гена Per, таким образом замыкая ингибирующую петлю обратной связи. Майкл Янг идентифицировал ещё один ген, doubletime, кодирующий белок DBT, который задерживал накопление белка PER. Совместное действие обнаруженных генов обеспечило понимание, как корректируется циркадный ритм для более точного соответствия 24-часовому циклу.
В последующие годы были выяснены другие молекулярные компоненты механизма, объясняющие его стабильность и функционирование. Были определены дополнительные белки, необходимые для активации гена Per, а также механизм, посредством которого свет может синхронизировать цикл.
В 2017 году Джеффри Холл, Майкл Росбаш и Майкл Янг были удостоены Нобелевской премии за открытие молекулярных механизмов, контролирующих циркадный ритм.
Что такое циркадные ритмы?
Циркадные ритмы — физические, эмоциональные, ментальные изменения, следующие 24-часовому циклу. В первую очередь они реагируютна смену дня и ночи.
За восприятие световой информации отвечают: глаза, СХЯ, латеральные коленчатые тела таламуса (зрительного бугра), верхние бугры четверохолмия (образуют верхнюю стенку среднего мозга) и эпифиз.
В 1729 году французский учёный Жан-Жак де Меран провёл любопытный эксперимент. Поместив растение в тёмное место он заметил, что даже в постоянной темноте листья растения открываются и закрываются в том же ритме. Это стало свидетельством того, что циркадные ритмы имеют внутреннее происхождение и могут закрепляться за внешними 24 часами.
Изменение циркадных часов приводит к изменениям на биохимическом уровне, что очень сильно влияет на наше физиологическое самочувствие и поведение.
Циркадные ритмы подвержены экзогенным и эндогенным влияниям, т.е. влиянию внешних и внутренних факторов.
Самые распространённые внешние синхронизаторы:
- Свет;
- Атмосферное давление;
- Температура;
- Применение лекарств;
- Режим приема пищи;
- Социальная активность;
- Физическая активность.
Мы не рождаемся с готовым чувством времени. Если когда-нибудь читали или нянчились с младенцем, вы знаете, что они спят не так, как взрослые. Биологические ритмы проявляются уже в первые недели жизни и, вероятно, они есть и у зародышей. Но их проявление происходи постепенно. Некоторые биоритмы окончательно формируются в школьном возрасте, например: температура, пульс, сон.
Биоритмы не у всех одинаковые. Есть жаворонки, которые эмоционально, ментально и физически активны в первой половине дня. А есть совы, у которых активность начинает возрастать после обеда. И есть сумасшедшие птички, вроде меня.
Кстати о популярном «совином» режиме. Это стало просто мейнстримом. В то время как учёные считают, что у 1 человека из 75, совиный режим связан с мутацией белка CRY1, который задерживает желание спать до наступления раннего утра. Все остальные приобрели «совиный» режим в течение жизни и они могут от него отказаться, просто настроив свой режим.
У большинства людей есть два периода высокой ментальной активности:
- с 08 до 12 часов утра;
- с 17 до 19 часов вечера
Снижение ментальной активности происходит:
- с 13 до 15 часов дня;
- с 02 до 05 часов утра (ночи).
У людей обнаружено более четырёхсот процессов, которые подчинены циркадным ритмам. Самым изученным процессом считается температура тела. На рассвете она в районе 36 °С, в обед поднимается до 36,5 °С, а к вечеру может вырастать до 36,9 °С. Минимальная температура тела достигается в районе 2-4 часов ночи. У здоровых людей амплитуда колебаний 0,8-0,9 °С.
Существует множество исследований, которые подтверждают, что режим питания достаточно серьёзно влияет не только на метаболизм, но и на циркадные ритмы.
ПИТАНИЕ
По большому счету, исследования показывают, что употреблять калорийную пищу лучше в первой половине дня. Постарайтесь, чтобы вечерний прием пищи был задолго до сна и менее калорийным. Если вы можете закончить все дела около 18:00 или 19:00 вечера и дать своему телу 12-14 часов на отдых, то увидите кратковременную и долгосрочную пользу для здоровья.
От части, дело в том, что ночью внутренние часы вашей печени не работают. Печень перестает производить ферменты для преобразования калорий в энергию; вместо этого, она производит ферменты для накапливания энергии. Если вы много едите перед сном, ваша печень вынуждена работать сверхурочно, в итоге, вы сохраните больше энергии, чем потратите.
Другим важным решением, которое вы можете принять (помимо здорового питания), является определение времени ежедневного приема пищи. Хотя данные по-прежнему ограничены, исследованиями на животных и работа доктора Панды предполагает, что “ограничение питания по времени” — легкое и потенциально полезное изменение образа жизни. Оптимальное решение зависит от поставленной цели. Но если цель заключается в том, чтобы улучшить общее состояние здоровья, то лучше начать с 8–9 часов. Но, с точки зрения соблюдения режима в долгосрочной перспективе, может быть целесообразным начать с 10–12 часов.
Главное: Ешьте больше в течение дня, а не перед сном. Для улучшения состояние здоровья начинайте принимать пищу с 10–12 часов.
Больше по теме:Fasting, Circadian Rhythms, and Time-Restricted Feeding in Healthy LifespanCircadian integration of metabolism and energeticsThe night-eating syndrome: implications for severe obesity
Клетки-часы
На молекулярном уровне в организме работают циркадные часы, запускающие процессы внутренних колебаний, которые регулируют физиологические процессы в соответствии с внешним 24-часовым циклом.
Есть несколько видов часовых генов, которые отвечают за производство белков. Их взаимодействие создаёт петлю обратной связи, которая вызывает 24-часовые колебания часовых белков. Затем эти белки подают клеткам сигнал о том, какое сейчас время суток и что необходимо сделать. Это и заставляет идти биологические часы.
Чтобы от циркадных часов была польза, они должны быть синхронизированы с сигналами окружающего мира. Самый очевидный пример расхождения между биологическими часами и внешним миром — джетлаг.
Когда мы попадаем в другой часовой пояс, нам приходится приспосабливать свои биологические часы к местному времени. Фоторецепторы (светочувствительные нейроны сетчатки глаза) улавливают изменения в цикле чередования света и темноты и посылают сигналы циркадным часам подогнать биологические часы организма в соответствии с внешними стимулами. Подгонка суточного ритма обеспечивает правильную работу всех клеточных процессов.
Другие проявления циркадных ритмов
Циркадные ритмы управляют не только сном и бодрствованием. Известно, что в течение дня уровень нашей работоспособности постоянно меняется. Кстати, закономерности подобных изменений довольно неплохо изучены и описаны гигиеной труда, и, зная их, можно эффективно спланировать свой рабочий день и добиться максимальной производительности при минимальных физических и эмоциональных тратах.
Возможно Вы замечали смену самочувствия в разные временные отрезки рабочего дня. В одни часы вами одолевает вялость и невозможность сосредоточиться, в другие – энергия бьет через край и Вы готовы горы свернуть. Происходит это потому, что внутренние часы меняют в течение суток интенсивность многих физиологических процессов.
Замечено, что физическая работоспособность максимально повышается к одиннадцати часам утра и к семи вечера, а умственная – в девять утра и в девять вечера.
Тесная взаимосвязь циркадианного ритма с работой клетки
Если рассмотреть работу организма на клеточном уровне, то окажется, что здоровая клетка также функционирует в рамках суточного цикла с чередованием метаболических процессов, которые тесно связаны с циркадиаными системами. Во время периодов восстановления клетки перерабатывают и удаляют поврежденные клеточных структуры (органеллы) и синтезируют новые. Известно, что аутофагия работает через циркадную экспрессию транскрипционного фактора C/EBPβ.
Окислительные реакции с выработкой свободных радикалов преобладают в дневное время, а антиоксидантные процессы преобладают ночью. Но если внутренние часы «спешат или отстают», то в организме будет более высокий уровень окислительного стресса.
Тоже справедливо и для работы иммунной системы
Одна часть иммунной системы активна днем, а другая часть – ночью. Количество иммунных Т-клеток и их реактивность более стабильны в дневное время, а их значительный рост наблюдается поздним вечером и ранним утром. Вот почему ночью усиливаются все симптомы воспаления, а при недостатке сна резко снижается иммунитет.
Логично предположить, что это открытие объясняет нам многие закономерности здорового сна.
Постарайтесь соблюдать режим дня: питаться в одно и то же время, просыпаться в 6:00 — 7:00, ложиться спать – в 22:00, но не позднее 23:00 и тогда вы будете долго оставаться молодыми, здоровыми и полными сил!
В статье использованы материалы:
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S088915910500187X
Прочитано:
152
#ЗОЖ#Биоритмы#Здоровый сон
Posted By
Когда лучше всего делать массаж лица и какой именно?
«Косметический массаж может оказывать различное воздействие в зависимости от методики и средств.
Вечером, перед сном, подойдет расслабляющий массаж.
Дренажный массаж (в том числе с кубиками льда или с помощью низкотемпературного прибора с термоэлектрическим эффектом) актуален в утренние часы.
Фейсбилдинг и любые аналогичные приемы гимнастики лица лучше проводить по несколько сеансов в течение дня или сочетать с аналогичными занятиями спортом, потому что для лица важна осанка.
При выборе техники лучше проконсультироваться с врачом: какие-то методы недопустимы на фоне невусов (родинок) и дерматитов (различные высыпания на коже), а какие-то — при наличии общесоматических заболеваний или проблем с позвоночником. И самое главное условие: любое воздействие должно выполняться с четким следованием инструкции, с пониманием, почему и с какой целью вы нажимаете на определенные точки. Для действительно эффективно результата необходимо сначала научиться у специалиста, а потом периодически сверяться с первоисточником».
Работа в ночную смену
Многие из нас недополучают естественного света, однако для работающих в ночные смены это представляет особую проблему.
Эти люди вынуждены работать в то время, когда биологические часы уже подготовили организм ко сну, так что концентрация внимания и работоспособность у них снижены. “Ночники” постараются наверстать сон в дневное время, но их сон будет короче и худшего качества.
По сути получается, что эти люди работают в сонном состоянии, а спят тогда, когда их организм готов бодрствовать, и мы только сейчас начинаем осознавать в полной мере, какое негативное воздействие это оказывает на здоровье.
В краткосрочной перспективе это может вызвать неадекватные эмоциональные реакции и неспособность правильно воспринимать информацию.
А в долгосрочном плане ночные смены могут вызвать самые разные проблемы со здоровьем, что может сократить продолжительность жизни на шесть лет.
Известно, что 97% работающих в ночные смены не могут приспособиться к этому режиму – вне зависимости от того, сколько лет они выполняют такую работу.
Эти люди не могут изменить свой биологический настрой, потому что искусственное освещение, которое обычно используется в офисах и на производстве, гораздо более тусклое, чем естественный свет. К полудню в погожий день естественный свет может быть в 250 раз ярче, чем освещение в офисе.
Когда отработавший ночную смену человек выходит с работы и направляется домой, он оказывается на ярком свету, который посылает его внутренней синхронизирующей системе сигнал, что пора просыпаться.
В Гарвардском уничерситете провели такой эксперимент: люди, работавшие ночные смены, полностью перешли на ночной образ жизни после того, как на рабочих местах они находились под воздействием яркого света, а в дневное время их полностью изолировали от естественного освещения.
Но на практике для большинства людей такой вариант не годится.
Живущие в домах престарелых люди тоже страдают от нехватки солнечного света.
Внутреннее освещение там обычно достаточно тусклое, в то время как солнечного света пожилые люди в подобных учреждениях получают немного, а это приводит к частым проблемам с бессонницей.
В ходе одного голландского исследования, проводившегося в доме для престарелых, во всех помещениях общего пользования значительно усилили освещение, тогда как спальни сделали менее проницаемыми для света.
В результате люди стали меньше спать днем, а ночной сон у них улучшился, что в свою очередь повысило их когнитивные способности и общее самочувствие.
Отоспаться не получится! Долгий сон по выходным не возмещает общей нехватки сна
Циркадные ритмы растений
Циркадные ритмы растений связаны со сменой дня и ночи и важны для адаптации растений к суточным колебаниям таких параметров как температура, освещение, влажность. Растения существуют в постоянно меняющемся мире, поэтому циркадные ритмы важны для того, чтобы растение могло дать надлежащий ответ на абиотический стресс. Изменение положения листьев в течение суток — лишь один из многих ритмических процессов у растений. В течение суток колеблются такие параметры, как активность ферментов, интенсивность газообмена и фотосинтетическая активность.
В способности растений распознавать чередование дня и ночи играет роль фитохромная система. Примером работы такой системы является ритм цветения у растения ‘’Pharbitis nil’’. Цветение у этого растения зависит от длины светового дня: если день короче определённого интервала, то растение цветет, если длиннее — вегетирует. В течение суток условия освещения меняются из-за того, что солнце находится под разными углами к горизонту, и соответственно меняется спектральный состав света, что воспринимается различными фитохромами которые возбуждаются светом с разной длиной волны. Так, вечером в спектре много дальних красных лучей, которые активизируют только фитохром А, давая растению сигнал о приближении ночи. Получив этот сигнал, растение принимает соответствующие меры
Важность фитохромов для температурной адаптации была выяснена во время опытов с трансгенными осинами ‘’Populus tremula’’, у которых продукция фитохрома А была повышена. Растениям постоянно «казалось», что они получают свет высокой интенсивности, и таким образом не могли адаптироваться к суточным колебаниям температуры и страдали от ночных заморозков.
При исследовании суточных ритмов у арабидопсис была также показана фотопериодичность работы трёх генов для белков CO, FKF1 и G1. Ген constans участвует в определении времени цветения. Синтез продукта гена — белка CO запускается комплексом из белков FKF1 и G1. В этом комплексе продукт гена FKF1 играет роль фоторецептора. Синтез белка CO запускается через 4 часа после начала освещения и останавливается в темноте. Синтезированный белок за ночь разрушается, и таким образом необходимая для цветения растения концентрация белка достигается только в условиях долгого летнего дня.
Эпифиз
Мелатонин расслабляет организм, вынуждает чувствовать себя сонным и вялым. И напротив, когда солнце всходит, в эпифиз приходит сигнал об увеличении освещенности и выработка мелатонина снижается.
Ночью воздействие света способно подавить секрецию мелатонина. Роль гормона мелатонина – регулирование ритма секреции гонад и коры надпочечников, когда данный ритм выходит за пределы нормальных колебаний.
Он затягивает период колебаний. Инерционный механизм, препятствующий быстрой дезорганизации околосуточной ритмики.
Нарушения выработки мелатонина, являются пусковым механизмом, приводящим к десинхронозу, а затем и патологии. Десинхроноз – это рассогласование биоритмов между собой.
Любые изменения продукции мелатонина, выходящие за уровни его физиологических колебаний могут привести к эндогенному десинхронозу, после которого возникает органическая патология.
Мелатонин обладает синхронизирующим эффектом. Благодаря мелатонину мы ночью спим и днем бодрствуем. Периоды сна и бодрствования у человека меняются с циркадной периодичностью.
Современные ученые полагают, что собственно подъем на рассвете и погружение в сон после того, как солнце уйдет за горизонт разрешит работу биологических часов сделать слаженной и четкой.
Именно поэтому ранний закат и поздний рассвет зимой часто становится причиной того, что человек ощущает себя вялым, сонным и заторможенным. Это вполне нормальная реакция человека на минимальный дневной свет.
Несоответствие распорядка дня и его длительности может быть причиной эмоционального расстройства, вызывать:
- усталость;
- апатию;
- увеличение веса;
- раздражительность.
Все наши несчастья происходят потому, что мы этот цикл нарушаем. Аналогично проявляются сезонные циклы. Биологические часы в организме на нормальную работу не могут настроиться. Циркадные ритмы начинают давать сбой, и возникают разные проблемы со здоровьем.
Ощущение бессилия, падение активности и снижение настроения испытывают люди при перелете на большие расстояния, когда часовые пояса меняются очень быстро. Тоже испытывают, живущие при полярной ночи, или же когда длительное время держится дождливая, пасмурная погода.
У пожилых людей вырабатывается меньше мелатонина, что, возможно, объясняет, почему люди старые чаще страдают бессонницей.
Нарушение циркадных ритмов является основной проблемой людей, которые трудятся в ночную смену. Это вахтеры, медицинские работники, пилоты, сторожа, пожарные и полицейские.
Люди, которые проводят ночи у компьютера, тоже подвержены подобным симптомам. Работа по ночам — это сильный стресс для всего организма.
Ухудшается сон, работоспособность резко падает, накапливается усталость и возникает апатия, которая вполне может со временем перейти в хроническую форму.
Молодые мамы довольно часто могут впадать в депрессию, если циркадные ритмы ее и ребенка не совпадают. У ребенка наиболее длительный сон днем (до 6 часов), а ночью он спит часовыми отрезками, бодр и свеж. Мама не может выспаться сутками.
Как восстановить нормальный контроль центрального пейсмекера цикличности? Только путем нормализации цикла сон-бодрствование. Показан даже кратковременный сон днем для восстановления биоритма. Но не длительный – несколько минут. Ритмичные массажи.
Двигательная активность – ряд повторных действий с постоянной продолжительностью и паузами, причем в строго определенные промежутки времени.
Циркадные ритмы и рутина
Наличие внутренних часов помогает нам определять предсказуемые изменения в окружающей среде и подстроить под них поведение. Пример – подготовка ко сну или подготовка организма к пробуждению. Когда мы слышим, что во время сна мозг отдыхает – это не совсем верно. Точнее не верно в принципе. Работа органов нашего организма не останавливается вообще никогда. Основная задача ЦНС на время сна – обработать информацию, найти решение проблем (не зря говорят – утро вечера мудрее), восстановить метаболические пути и поврежденные ткани, создать воспоминания, организовывать запасы энергии. Некоторые участки мозга во время сна даже более активны, чем когда мы бодрствуем.
Информацию в мозг об освещенности передают специальные фоточувствительные клетки. Они отличаются от тех, которые создают изображение и присутствуют в некоторой степени даже у слепых людей
Это важно открытие позволяет утверждать, что незрячие люди получают достаточно света для синхронизации циркадных ритмов с суточными
Но самая большая проблема в том, что в современном мире мы не получаем достаточно света, так как много времени проводим в помещении. Это приводит к сбою работы внутренних часов.
Восстановит работу циркадной системы помогает… режим! Это самое просто что мы можем сделать для нашего организма. Приемы пищи в одно и то же время, сон, ежедневные ритуалы. Это все частички, из которых складывается нормальное функционирование всего организма
Почему важно нормализовать режим? В первую очередь – для нормальной работы мозга
Наибольшая активность мозга приходится на период примерно с 10 утра до 3 часов дня. В это время организм настроен на продуктивность и принятие правильных решений, разрешения сложных ситуаций. Пик этой фазы приходится на полдень. После полудня продуктивность идет на спад. Поэтому, если вы планируете свой день самостоятельно, то лучше не засиживаться за обедом, а потратить это время на более продуктивную работу.
К концу дня мозг устает и мы теряем продуктивность. Этому есть две причины – недостаток сна прошлой ночью и плотный обед. Нередко организм пытается компенсировать сильную усталость перекусом, причем обычно не самым полезным. Быстрые углеводы, которые должны были помочь справиться с усталостью вызывают только временный всплеск энергии, а за ним последует чувство голода и «требование» новой порции. Специалисты рекомендуют выпить воды (усталость также может быть и признаком обезвоживания), съесть фрукт или горсть орешков
