Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • AI
  • medtech
  • ММИФ-2018

Осень, что же будет завтра с нами

Как организм человека реагирует на приближение зимы и можно ли ему как-то помочь

Полина Лосева, «Чердак»

По мере сокращения светового дня многие животные впадают в спячку, а люди начинают чувствовать себя сонными и унылыми. Как это связано с недостатком солнечного света? И значит ли это, что физиологически мы слабеем зимой? «Чердак» составил краткий путеводитель по биологическим ритмам человека и рассказывает, отчего и куда они могут сдвинуться.

Биоритмы – это смена сна и бодрствования?

Не совсем. Биоритм (или циркадный ритм) – это цикл, по которому физиологические процессы в организме сменяют друг друга. Привычный нам цикл сна и бодрствования – это циркадный ритм центральной нервной системы. Но часики тикают и на более глубоких уровнях. Например, около 10% генов, экспрессирующихся в каждой клетке организма, делают это циклично (то есть пик экспрессии приходится на определенное время суток). При этом только 1-3% этих генов общие у клеток разных типов, скажем печени и сердца, остальные отвечают за специфические для конкретного органа функции.

Разница между днем и ночью известна каждой клетке нашего организма. Во-первых, днем на них действует ультрафиолетовое излучение, а значит, копятся повреждения ДНК. Это особенно актуально для клеток кожи, которым было бы выгоднее делиться ночью, чтобы не множить мутации. Во-вторых, днем клетки получают больше еды. Именно поэтому и делиться им приходится тоже в светлое время суток, несмотря на опасность. В-третьих, днем большинство наших органов работает интенсивнее – сосуды, мышцы, почки, печень. Поэтому клеткам удобен режим, при котором днем активны одни гены, а ночью – другие.

И мозг все их контролирует?

Это тоже не совсем так. У каждой клетки есть собственный циркадный ритм – периферические часы, за открытие которых в 2017 году вручили Нобелевскую премию по физиологии и медицине. Если кратко, они устроены так: есть гены-активаторы, а есть гены-репрессоры. Первые активируют вторых, а вторые кодируют белки-репрессоры. Когда белков накапливается достаточно много, они полностью останавливают работу генов-активаторов. Но постепенно белки-репрессоры распадаются, и тогда снова начинают экспрессироваться гены-активаторы. Таким образом, система регулирует сама себя. Гены-активаторы и гены-репрессоры запускают работу других генов, переводя клетку в «дневной» или «ночной» режим.

circadian.jpeg

Роль мозга в этих процессах скорее направляющая. Он не столько поддерживает вращение циклов, сколько синхронизирует фазы по всему организму.

Почему возникает рассинхронизация и чем это грозит?

Большинство клеток организма сидит в нашем теле глубоко и света белого не видит. Поэтому о времени суток им приходится судить по косвенным свидетельствам, например по температуре окружающей ткани и наличию еды. В зависимости от того, насколько хорошо топят и как давно последний раз кормили, клетка «подкручивает» свои часы. Поэтому, когда мы начинаем есть или заниматься физкультурой по ночам, периферические биоритмы перестраиваются. Клеточное утро наступает ночью, а к настоящему утру активность падает. И когда снова появляется еда, уже запланированная, клетка оказывается не готова ее поглощать и переваривать.

Неудивительно, что в последнее время со сбоем в циркадных ритмах стали связывать многие заболевания: от нарушений обмена веществ до ожирения, заболеваний сердечно-сосудистой системы и рака. Например, оказалось, что в раковых клетках периферические часы подавлены, вероятно, чтобы не мешать этим прожорливым эгоистам поглощать еду без перерыва круглосуточно.

Как синхронизировать всех обратно?

Для этого нужны центральные часы, те самые, которые работают в мозге. Роль часов играет группа (около 20 тысяч) нейронов, расположенных в супрахиазматическом ядре гипоталамуса. В каждом из нейронов работают свои периферические часы (гены-активаторы и гены-репрессоры), но импульсы, которые они могут самостоятельно генерировать, довольно слабые. Под действием света активируются другие нейроны – в сетчатке глаза, которые посылают сигнал в гипоталамус и стимулируют нейроны центральных часов, в результате чего импульсы становятся сильнее. Все эти 20 000 клеток замкнуты в сеть, которая обеспечивает чистоту сигнала и четкую периодичность.

На выходе центральные часы генерируют импульс, который сигнализирует организму о времени суток. Мы пока точно не знаем, чем именно отличаются дневные сигналы от ночных – только ли силой, или частотой, или чем-то еще, но можно представить себе часы, которые днем бьют громко, а ночью тикают еле слышно. На сигнал реагируют разные отделы мозга. Один из них – эпифиз, или шишковидная железа – под действием импульса перестает выделять мелатонин, который мы знаем как «гормон сна». А дальше наличие/отсутствие мелатонина вместе с сигналами вегетативной нервной системы (которая управляет активностью внутренних органов) стимулируют или тормозят работу генов в отдельных клетках.

Можно ли жить без света?

Когда центральные часы не работают, каждый орган начинает жить сам по себе. И нередко стая, лишенная вожака, не справляется с синхронизацией. Об этом говорят, например, исследования слепых людей. Почти у половины слепых биоритмы уходят в свободное плавание (free running): люди спонтанно засыпают днем и страдают от бессонницы ночью, концентрации гормонов-регуляторов – мелатонина и кортизола – не соответствуют времени суток. Такое состояние можно сравнить с перманентным джетлагом: организм, как ни старается, не может идти в ногу со временем. Рассинхронизация может происходить даже при четком социальном ритме – суточном режиме еды и активности. Это означает, что свет является самым сильным индуктором наших биоритмов – остальные факторы лишь дополняют его.

Похожие трудности подстерегают людей, живущих близко к полюсам. Проводились исследования на сотрудниках исследовательской станции в Антарктиде, где почти треть года – полярная ночь и, следовательно, солнце не может запускать биоритмы, а другая треть года – полярный день и солнце, наоборот, не заходит. Оказалось, что справиться с ночью людям проще: можно включить свет в помещении и чувствовать себя, как днем. А вот в полярный день сымитировать ночь гораздо сложнее, особенно сотрудникам ночных смен, которым приходится выходить на улицу. Так или иначе, без поддержания нормального светового режима проблемы возникают и у зрячих, но лишенных солнечного цикла людей.

Что с нашими ритмами станет зимой?

Многие люди жалуются на бессонницу в середине зимы (midwinter insomnia). Это больше характерно для северных широт, в частности для России (81% мужчин и 77% женщин!). Полагают, что дело в отсутствии четкого светового стимула утром: вставать приходится затемно, организм раскачивается медленно и циркадный ритм сдвигается вперед, поэтому спать начинает хотеться позже, отсюда и бессонница.

Впрочем, это зависит и от места жительства. В больших городах ритмы в целом чаще сдвинуты вперед, чем в сельской местности, из-за искусственного освещения. Этот эффект воспроизводится и у племен охотников и собирателей Аргентины, которые получают доступ к электрическому свету. Поэтому жители крупных городов могут не так сильно заметить перемены.

Стоит учитывать, что на индивидуальный циркадный ритм влияют и другие факторы, например возраст. В подростковом возрасте (между 10 и 20 годами) циклы сдвигаются вперед, до и после этого периода они гораздо ближе к естественному световому дню. Семейное положение тоже играет роль: матери часто подстраиваются под своих маленьких детей, а супруги – друг под друга.

Я «сова» и привык жить в темноте. Мне будет проще зимой?

Как ни печально это звучит, «совам» вообще по жизни сложнее. У этих людей поздние ритмы определяются генетически: их белок-репрессор отличается от такового у «жаворонков», поэтому распадается в цитоплазме с другой скоростью. В результате цикл норовит «уехать» подальше. А учитывая, что «совы» в среднем встают позже, то слабее реагируют на утренние световые стимулы. И ритмы получаются в целом менее устойчивыми. Поэтому «совы» чаще подвержены различным заболеваниям вроде диабета и ожирения, им бывает сложнее учиться или водить машину, и среди них чаще встречаются люди с неустойчивой психикой.

Как помочь организму пережить зиму?

Главное – смириться. Ритм будет двигаться, а значит, могут возникнуть сонливость или рассеянность. Чтобы сгладить переходы, полезно наладить собственный световой режим и постоянно его поддерживать. Есть и более радикальный, но не менее действенный вариант – отправиться в поход. Неделя кемпинга на природе отлично синхронизирует биоритм с природным световым днем, рецепт проверенный. Кроме того, важно помнить, что часов в нашем теле много и любые могут убежать вперед или отстать. Поэтому не стоит сбивать отдельные органы с верного пути, подсовывая им соблазны в виде ночных перекусов и дискотек.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru


Читать статьи по темам:

сон экспрессия генов Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

5 фактов о биологических часах

Циркадные ритмы – это очень важный механизм, который готовит организм к изменениям в окружающей среде.

читать

40 деталей биологических часов

Чтобы определить время, которое показывают ваши внутренние часы, нужно оценить активность сорока генов.

читать

Расписание ремонта

Возможно, что изучение суточных ритмов репарации ДНК поможет усилить эффективность терапии рака и защитить от нее здоровые ткани.

читать

Ночью надо спать

Экспрессия генов, регулируемая циркадными ритмами, не подстраивается под распорядок дня при работе в ночную смену.

читать

Бегом от паркинсонизма

На примере мышиной модели болезни Паркинсона медики показали, как бег препятствует развитию заболевания на молекулярном уровне.

читать