Суточные биоритмы человека: как работают биологические часы?

Любая активность человека подчиняется биоритмам — внутренним часам организма, которые зависят от времени суток, времени года, некоторых других цикличных процессов (как менструальный цикл у женщин). Но при современном образе жизни очень часто организм “сбоит”, слетает с ритма, и начинаются расстройства сна, появляются признаки вегето-сосудистой дистонии, депрессия…  Как определить место, где “винтики” разболтались, и отрегулировать его заново?

Механизм биологических часов: как работают биоритмы

В 2017 Нобелевскую премию в области физиологии получила группа американских генетиков — Джеффри Холл, Майкл Росбаш и Майкл Янг  — которые в 80-90-х годах открыли так называемых клеточные часы – молекулярные механизмы, регулирующие циркадные ритмы организма.

Ученые обнаружили ген, ответственный за контроль биологических ритмов. Белок, кодируемый этим геном, активно производится и накапливается в клетке в ночное время, а в дневное время его уровень в клетке падает. Биологи назвали этот ген period, а белок PER. PER и некоторые другие вспомогательные белки вместе образуют группу тактовых белков. Любопытно, что PER сам регулирует свое производство: накапливаясь в клетке, он попадает в ядро и блокирует работу гена period, затем белок распадается, его становится слишком мало, чтобы блокировать работу гена, и цикл повторяется.

Тактовые белки в клетке активируют разные группы генов, которые, в свою очередь, отвечают за выброс в кровь различных гормонов. Гормоны регулируют сон, аппетит,  настроение, физическую активность, сексуальную активность. Так и получается, что в течение суток разный уровень соответствующих гормонов располагает к тому или иному занятию. Нобелевские лауреаты показали, что молекулярный механизм суточных ритмов един у всех живых существ (моделью им служили плодовые мушки-дрозофилы). Животные этим  ритмам подчиняются, а человек не всегда, что и служит причиной проблем — как социальных, так и со здоровьем.

Сон и еда по часам

Один из важнейших гормонов— гормон сна, мелатонин. Он вырабатывается только в темноте. Его главная задача — сообщить организму, что пора отдыхать. Кстати, гормон роста (соматотропин) тоже продуцируется по ночам. Когда мамы говорят малышам: “Поспи, во сне ты растешь!”  — они правы, доказано наукой. Хотя у взрослых производство соматотропина замедляется, он все равно очень важен: регулирует уровень холестерина, участвует в выработке витамина D3, способствует расщеплению жиров.

Еще один важный совет от мам и бабушек, которым мы по большей части пренебрегаем: есть надо вовремя! В недавно изданной книге Сатчина Панды, профессора Института биологических исследований Солка (США), утверждается, что для поддержания здорового метаболизма нужно есть только на протяжении светового дня. Завтракать рано утром, ужинать рано вечером. Дело в том, что ночью замедляется выработка инсулина, ответственного за расщепление глюкозы. Да и бактерии, населяющие кишечник и участвующие в пищеварении, тоже живут в собственном ритме и ночью предпочитают отдыхать.

Внутренние часы человека регулируют самые разные процессы: например, кровяное давление. Утром оно выше — потому что нам нужно проснуться. Но именно по этой причине утро опаснее в плане риска инсультов и сердечных приступов, что подтверждает статистика.

Благодаря ускоренному утреннему метаболизму жир во время спортивных утренних тренировок сжигается быстрее. Однако для наращивания мышц, то есть силовых тренировок, идеально другое время — полдень, если вы «жаворонок», и 7-8 часов вечера, если «сова». 

Максимум выработки тестостерона приходится на ранее утро, поэтому для мужчин лучшее время секса — утренние часы, однако у женщин действие тестостерона комбинируется с действием лютеинизирующего гормона, который вырабатывается в темное время суток, поэтому у большинства женщин пик желания приходится на вечер. Впрочем, это несовпадение можно решить, найдя компромиссы в паре.

Когда биологические часы дают сбой, это сказывается на работе всего организма. Нарушение ритма сна, нарушение выработки гормонов, скачки кровяного давления повышают риск развития депрессии, хронических заболеваний, ожирения, опухолей.

Совы и жаворонки: мутация или нарушение режима?

Биологические ритмы “прописываются” у каждого человека по своей схеме, но тем не менее, большинство из нас живет внутри традиционного 24-часового цикла. Однако по современным представлениям, «совы» — это те, у кого биологические часы отстают; их цикл равен 25-26 часам. Разница между совами и жаворонками, видимо, обусловлена генетически, мутации в некоторых генах (PER3, CRY1) вызывают различные нарушения сна. Мутировавший белок начинает “тормозить”, и именно его замедленное, затянутое взаимодействие дает старт последующей рассинхронизации всей цепочки.  

Статистически, людей с такими мутациями меньше в южных странах, близких к экватору. Предполагается, что это результат естественного отбора: там, где древним людям нужно было каждое утро вставать рано, чтобы работать в поле, лучше жили и могли прокормить больше потомства именно те, кто был способен проснуться на заре. 

Тот факт, что вы допоздна сидите в социальных сетях и с трудом просыпаетесь утром, не обязательно говорит о том, что у вас есть «совиная» мутация. Если раньше со сном все было в порядке, а теперь разладилось, значит, ваши внутренние часы рассинхронизировались. Ночная фаза активности — это часто не бонус, а проблема: нездоровое бодрствование.

Сбой циркадных ритмов может быть вызван социальными причинами: например, ночными дежурствами или частыми перелетами в другой часовой пояс. Кстати, чтобы приспособиться к другому часовому поясу (или переводу часов), организму требуется по одному дню на каждый час разницы во времени.

А если ни ночные дежурства, ни частые перелеты не являются частью вашей повседневной жизни, а режим разладился, например, из-за стресса — как вернуться из режима совы к режиму жаворонка?

Чтобы биологические ритмы работали в соответствии с естественным суточным циклом, специалисты рекомендуют соблюдать световой режим и по вечерам если уж активничать — то с приглушенным светом. Засыпать нужно в полной темноте (в этом помогут плотные шторы или маска для сна), а просыпаться при хорошем освещении (если за окном еще темно, значит, нужно включать побольше ламп, причем дневного света).

К слову, подростки-совы — это нормально. В пубертатном периоде биологический «будильник» срабатывает  как минимум на два часа позже, чем обычно. Растолкать подростка-школьника в 7 утра — это то же самое, что взрослого разбудить в 5 утра. Надо признать, что школы и вузы этот физиологический факт не учитывают. Впрочем, по мере взросления биологические часы вернутся к прежнему ритму.

Зачем нужен график биоритмов?

В сети можно найти сайты, на которых предлагается «расчет биоритмов человека по дате рождения» и построить график биоритмов на каждый день. Такой расчет биоритмов — все равно что астрологические прогнозы, к медицине отношения не имеет. Для исследования циркадных ритмов конкретного человека требуется медицинское обследование, анализы на разные гормоны и пр. Хотя, чтобы вести здоровый образ жизни и придерживаться режима, никакой специальный график биоритмов не нужен. Достаточно прислушаться к сигналам своего тела.

Изучение циркадных ритмов дает надежду, что рано или поздно ученые смогут создать эффективные методики регуляции сна и, соответственно, гармонизации всей активности человеческого организма. В будущем могут появиться специальные электронные приборы, вроде умных часов, которые будут отслеживать суточные биоритмы человека и сигнализировать, если намечается сбой.

Ближайшая задача — подобрать оптимальные биомаркеры, которые позволят наблюдать циркадные ритмы в режиме реального времени, без сложных анализов крови.

Читайте также:

Как быстро уснуть?

Ученые выяснили, почему ночью замедляется сердечный ритм