ТОЧНО ВРЕМЕ
Носете специјални очила четири дена? Дали го ставате наутро и го соблекувате пред да заспиете навечер? Нема проблем, ако се користи за истражување, рекоа десет здрави тест лица и добија едно од визуелните помагала од Дитер Кунц. Лекарот за спиење од берлинската болница Санкт Хедвиг вградил сензори за осветленост во рамката за очила. „Ова ни овозможува да ги утврдиме условите за осветлување каде тие се особено важни за нас луѓето: на окото“.
Резултатот е алармантен: „Во текот на целиот период, испитаниците никогаш немаа доволно осветленост на очите подолг временски период“, вели Кунц. Средната осветленост - статистички одредена како средна вредност - беше помалку од 50 лукс за секој час. Од биолошка гледна точка, тоа е скоро трајна темнина, вели Кунц. „Отпрвин мислевме дека резултатите се грешки во мерењето.“ Беше добро познато дека многу луѓе го поминуваат денот во слабо осветлени простории. Но, што тие толку ретко и накратко одат на дневна светлина - па дури и тогаш, кога ќе го направат тоа, едвај гледаат во светлото небо, тоа беше ново. И тоа има фатална последица: нашето чувство за време е изгубено. Внатрешните ритми што ги движат нашите клетки и органи се израмнуваат. Тие работат сè повеќе едни против други и се синхронизираат со дневно-ноќниот ритам на природата полошо и полошо.
Веќе не се само хронобиолозите, т.е. истражувачите на внатрешни часовници, кои го поврзуваат зголемувањето на болести во животниот стил, како што се дебелина, дијабетес кај возрасни, срцев удар, метаболички синдром или дури и депресија со живот без ритам. Психијатрите и интернистите исто така се повикуваат на голем број студии кои сите го велат истото: Ако внатрешните часовници погрешно отчукуваат, метаболизмот во телото и мозокот брзо станува неурамнотежен, а ризикот од многу болести се зголемува.
ДИРЕКТОРОТ ВО мозокот
Хронобиолозите сега развиваат концепти за справување со ноќна работа и работа во смени и даваат совети против аритмии и несоница. И тие го истражуваат огромното влијание на внесувањето светлина и храна во текот на денот и темнината и постот навечер. Британскиот невробиолог Расел Фостер откри специјални рецептори на светлина во мрежницата на цицачите во 1999 година. Тој ги нарече меланопсински клетки затоа што содржат визуелен пигмент со исто име. Овие клетки ја мерат осветленоста на светлината што паѓа во окото и го контролираат рефлекс на зеницата, на пример. Сепак, пред сè, тие му помагаат на централниот диригент на внатрешните часовници да го прилагоди сопствениот ритам на надворешното време. Кондуктерот седи во диенцефалонот: супрахијазматското јадро или скратено SCN, се состои од спарена колекција од околу 20 000 ритмички активни и електрично споени нервни клетки. Ако меланопсинските клетки на мрежницата испраќаат јасни податоци до SCN - светлосни денови, темни ноќи - SCN успева да постигне сопствен ритам на точно 24 часа.
Потоа SCN го пренесува овој циклус на телото: Кон крајот на ноќта, тој предизвикува ослободување на CRH хормонот и со тоа го зголемува нивото на стрес хормонот. Вечерта му наредува на епифизата да го ослободи ноќниот хормон мелатонин. И преку неговата контрола на температурата на телото, што е околу еден степен пониска доцна во ноќта отколку попладне, тој ги снабдува органите со индиректен постојан временски сигнал.
МОЛЕКУЛАРНО ДВИЕЕ
Светлината се смета за централен тајмер за луѓето. Светлосни тушеви наутро - на пример, лежерната прошетка до работа без очила за сонце - се брои двапати, вели Дитер Кунц: „Утринската светлина акутно ве буди и ги интензивира лулашките во внатрешните часовници“. дека можете терапевтски да го користите насочениот удар на биолошкото нишало: „Многу им помага на депресивните пациенти ако ги испратите надвор седум часа наутро.“ И оние кои не доаѓаат надвор можат да стават ламба за светлосна терапија на нивната работна маса, на пример.
Но, колку внатрешни часовници имаат луѓето? Како тие работат? „Секоја од нашите клетки е свој внатрешен часовник“, одговара Паоло Сасоне-Корси од Универзитетот во Калифорнија во Ирвин, САД. Милијарди часовници отчукуваат во телото. Одговорни за ова се околу дванаесет таканаречени гени на часовникот, кои во интеракција со најмалку 20 модулатори формираат високо сложена молекуларна часовник.
Гените на часовникот го содржат кодот за протеини кои активираат или престануваат да читаат други гени. Генетичарите ги нарекуваат ваквите супстанции „фактори на транскрипција“. Во интеракција со другите часовнички протеини и по биохемиски утврдено временско одложување, тие го ослабуваат сопственото производство. Ако сите изманипулирани варијабли се точни, има стабилни ритмички флуктуации: концентрациите на вклучените супстанции се зголемуваат и паѓаат во постојан циклус. Висината на нишалките на нишалото (амплитудата), нивната фреквенција (фреквенција) и нивната временска врска едни со други (фаза) се регулирани од бројните модулатори, од кои некои зависат од надворешни сигнали.
Гените на часовникот имаат цврст зафат врз клетките. „До 15 проценти од сите гени во клетката се вртат нагоре и надолу во нивната активност во текот на денот“, вели Сасоне-Корси. Кои се овие зависи од ткивото. На крајот на краиштата, околу 90 проценти од сите човечки гени некаде во телото се подложуваат на диктатите на внатрешниот часовник. „Всушност, скоро сè е ритмичко“, вели Ахим Крамер, експерт за гени на часовници во Шарие во Берлин. Скоро целата генетска активност пулсира нагоре и надолу. Но, иако претходно се сметаше дека молекуларните нишалки директно ќе ги контролираат функциите на клетките, во моментов влегува во игра „епигенетиката“ - „вториот код“ во нашето тело што може да ги вклучува и исклучува гените (Bild der Wissenschaft 3/2011, „Умри Воскресение на господин Ламарк “).
Епигенетските модификации можат да ги замрзнат целите модели на генска активност. Но, овие обрасци очигледно се менуваат во скоро сите клетки на секои 24 часа. Одговорен е централен систем за епигенетско вклучување, хистонскиот код. Осум хистонски протеини формираат топчиња околу кои ДНК конецот се обвиткува повеќе или помалку цврсто. Ако оваа врска е силна, соседните гени не можат да се активираат, ако е лабава, тие можат да се прочитаат. Со помош на ензими, клетката ја менува биохемијата на одделни хистони и со тоа ги контролира нивните гени. И токму овие ензими се очигледно и партнери на протеините на часовникот.
Конверзија во јадро во ќелијата
Практично во сите форми на живот - цицачи, инсекти, растенија и габи - внатрешните часовници прават нешто заедничко со хистонските модулатори. Протеините на часовникот се приврзуваат, на пример, на супстанции што додаваат метил групи на протеински глобули или ги отстрануваат ацетилните групи од хистоните. Како резултат, ДНК-протеинската мешавина во клеточното јадро, т.н. хроматин, трајно се претвора и со тоа, моделот на генска активност се менува секој ден.
Бидејќи епигенетските ензими работат специфично, вклучени се само оние гени кои на клетката навистина и требаат. На пример, црниот дроб произведува ензими за варење само кога може да смета на внесувањето храна. Ендокринологот Дан Фенг од Филаделфија, САД откри дека хистонскиот модулатор HDAC3 заедно со протеинот на часовникот „Rev-erb alpha“ исклучува 14000 гени во клетките на црниот дроб на глувците во текот на денот кога животните речиси спијат. Ноќе, за време на активноста на животните и фазата на јадење, недостасува протеинот на часовникот и може да се активираат сите, освен 100 гени. Ако Фенг го наруши системот, метаболизмот на глувците излезе од контрола. Добивте замастен црн дроб. Одамна е познато дека глувците на кои им е дозволено да јадат само против нивниот внатрешен ритам, стануваат прекумерна тежина и покрај нивниот нормален внес на калории и имаат зголемен ризик од дијабетес. Ако го примените ова сценарио кај луѓето, можете да разберете зошто работниците во смени толку често страдаат од метаболички нарушувања и кардиоваскуларни болести. И разбирате колку е важно да јадете во вистинско време.
За таканаречените периферни внатрешни часовници, кои не се наоѓаат во мозокот, туку во органи како што се цревата, панкреасот и мускулите, светлината и SCN играат само подредена улога, вели Ахим Крамер. Но: „Со храна во вистинско време, можам да ја зголемам амплитудата на часовниците на насочен начин.“ Овој ефект може да се користи, на пример, на службени патувања: „Ако летам само во Сан Франциско четири дена, тогаш ручам таму навечер, така што моите периферни внатрешни часовници не се менуваат на прво место “.
КАКО ШТЕТИ LИВЕТОТ
Молекуларниот биолог Мајкл Хотигер од Универзитетот во Цирих истражува за влијанието на храната врз внатрешниот часовник на црниот дроб: „Веројатно постојат неколку директни врски помеѓу метаболизмот и внатрешните часовници во периферните органи“. Регулирајте ги моделите на активност во црниот дроб. Бидејќи многу активни ензими „директно влијаат на метаболичките производи“. Но, овие метаболички производи, како што се NAD + и ацетил-CoA, не се само предмет на диктат на внатрешен часовник. Нивната концентрација варира во голема мера кога јадеме, што пак го менува молекуларниот часовник. „На пример, оброк во погрешно време може значително да ги промени внатрешните часовници“, вели Хотигер.
На утринската прошетка до светлината, како што препорача Дитер Кунц, според Хотигер треба да претходи појадок богат со енергија и проследен со дарежлив ручек. Тоа идеално го поддржува природниот ритам. Ако, пак, јадете чинија тестенини доцна во ноќта, ритамот се менува. „Црниот дроб тогаш има чувство дека е среде бел ден“.
Подобар начин за справување со клучните тајмери со светлина и храна е ефикасен лек против вообичаени болести. Покрај тоа, хронобиолошки ориентирана промена на животниот стил може да им помогне на луѓето да ги подобрат своите перформанси (повеќе за ова во написот „Да се добие време“ на стр. 41). Но, основното истражување, исто така, обезбедува нови почетни точки за лекови, вели Ахим Крамер: „Супстанциите што се врзуваат за Rev-erb алфа, на пример, може еден ден да го стабилизираат нарушениот внатрешен часовник на работниците во смени или да помогнат против реактивниот застој“.
обично само во врвна форма навечер
Ако таквите барања ви звучат утописки, треба да започнете помали, на пример со избор на извор на светлина. Пропорцијата на сината светлина во опсегот на бранова должина околу 480 нанометри се чини дека е особено важна за внатрешната механизација, бидејќи клетките на меланопсин реагираат првенствено на тоа. „Утрото, ладно бело светло со голем дел од сино светло е добро. Вечерта треба да биде топло бело, на пример од свеќа или сијалица “, вели Дитер Кунц, дизајнирајќи идеален профил на осветлување. Ако, пак, светлината е премногу студена навечер, тоа веќе предизвикува пад на ноќниот хормон мелатонин по десет минути и ја менува подоцнежната шема на спиење.
Кристијан Кајочен откри дека дури и светлината од ЛЕД-екраните со голем дел од сината светлина влијае на внатрешните часовници. „Ако работите пет часа пред вашиот компјутер навечер, го потиснувате производството на мелатонин“, вели истражувачот од Базел, „што го одложува заморувањето до еден час“. Ноќните работници би можеле целно да го користат овој ефект. Од друга страна, ако сакате брзо да заспиете, треба да ја затемнете сината компонента во мониторот или едноставно да го изоставите компјутерот. И тој дефинитивно треба да ги мие забите во мракот. Дитер Кунц беше зачуден кога ја оцени студијата за оние кои носат очила: Најсветлиот момент од целиот ден беше обично вечерниот поглед во особено светло огледалото во бањата. ■
ПЕТЕР СПОРК не само што пишува често и со задоволство за хронобиологијата, тој исто така држи и посетувани предавања на тема внатрешни часовници.
од Питер Спорк
КОМПАКТ
· Околу десетина гени и 20 супстанции на модулаторот ги одржуваат трилиони часовници во нашите тела.
· Вие контролирате навремено ослободување на ензими за варење, хормони за раст и други супстанции во текот на денот.
· Нашите внатрешни часовници лесно се вознемируваат од недостаток на светлина, работа во смена и круто работно време.
· Може да резултираат кардиоваскуларни болести, дебелина и дијабетес.
Внатрешните часовници во човечкото тело
Не само будењето, спиењето и апетитот се контролираат од внатрешни часовници. Органите за варење, како што се црниот дроб и панкреасот, како и мускулите и масното ткиво, ноќе извршуваат различни задачи отколку во текот на денот. Биохемиските процеси кои се чудави или забавуваат (сини и црвени стрели) во голема мера се користат за регулирање на метаболизмот на шеќерот и маснотиите во нашето тело. Панкреасот го регулира лачењето на инсулин додека сте будни и се создава шеќер во крвта (гликоза) во црниот дроб додека спиете. Но, општите процеси на раст се контролираат и за време на спиењето - на пример преку ослободување на хормони за раст во раните утрински часови. Недостаток на сон и масна храна навечер се опасни: тие го носат дневниот часовник од синхронизација и можат да промовираат отпорност на инсулин, што е типично за дијабетичарите.