годинника

Поміркуйте, що відбувається у грі у футбол: якщо ви кидаєте м’яч занадто рано, ваш ловець не буде на місці; якщо він кидає м'яч занадто пізно, то ризикує бути вигнаним. У будь-якому випадку гравець не синхронізується зі своєю командою для переміщення м'яча вгору по полю. Подібний сценарій може статися, коли звички харчування та сну не синхронізовані з циркадними годинниками організму, що призводить до порушення обміну речовин.

Протягом останніх 20 років вчені склали більш чітку картину циркадних годин, які підтримують фізіологію людини налаштованою на 24-годинний цикл світло-темрява. Зараз фундаментальна наука поступається місцем дослідженням на людях, які показують, як звички людини до сну, режими харчування та дієта можуть вивести годинник з організму на синхронізацію та сприятиме метаболічним проблемам, таким як ожиріння або діабет.

Отримані дані спонукали вчених шукати шляхи скидання годинника та відновлення здорового обміну речовин. До цього часу два поведінкові втручання показали перспективність у дослідженнях на тваринах та попередніх дослідженнях на людях.

1. Поліпшити покращений сон

2. Час обмеження годування

"Ми розглядаємо поведінку, яка впливає на циркадний час доби і сон, як поведінку людини, яку ми можемо змінити", - сказав Фред Турек, доктор філософії, директор Центру сну та циркадної біології Північно-Західного університету в Еванстоні, штат Іллінойс.

Зберігання часу

Надохіазматичне ядро ​​мозку (SCN) діє як центральний кардіостимулятор для циркадної системи людини. Коли сітківка обробляє довжини хвиль світла, як правило, випромінюваного Сонцем, низка подій передачі сигналу активує експресію циркадних генів у межах SCN. У відповідь на ці зміни в експресії генів, зумовлені циклом світло-темно, SCN також стимулює вивільнення гормону кортизолу, який викликає пробудження, та гормону мелатоніну, який сигналізує про те, що настав час спати. Циклічна експресія циркадних генів у SCN регулює експресію сотень, навіть тисяч генів у всьому тілі, включаючи багато хто бере участь у метаболізмі.

Для внутрішніх органів, які не піддаються денному світлу, прийом їжі є важливим маркером часу доби

Зовсім недавно дослідники виявили, що периферичні органи та тканини мають циркадні ритми або власні "годинники", керовані циклічною експресією годинникових генів у своїх клітинах, пояснила доктор філософії Єва Ван Коутер, професор медицини в Чиказькому університеті. Ці добові генетичні коливання особливо важливі для органів, що беруть участь в метаболізмі глюкози, печінки, м’язів, жирової тканини, бета-клітин та кишечника. Для цих внутрішніх органів, які не піддаються денному світлу, прийом їжі є важливим маркером часу доби.

Msgstr "Час їжа (час прийому їжі) синхронізують ці периферійні [циркадні] осцилятори ", - сказав Ван Коутер. Коли їжа приурочена до циклу світло-темнота - як це було б еволюційно - центральні годинники SCN і периферійні годинники працюють разом, щоб сприяти здоровому розвитку метаболізм. Але якщо центральний або периферійний годинник змінено - наприклад, неспокійне харчування або порушення сну - це може спричинити десинхронізацію між ними, що призведе до метаболічних проблем.

Незважаючи на те, що відкриття периферійних годинників є досить новим, відкриття метаболізму глюкози, пов'язаного з циркадним ритмом і під впливом часу прийому їжі, було зроблено лікарями, які лікували діабет, ще в 1970-х і 1980-х роках, зазначив Сатчідананда Панда. Біологія в Інституті Солка в Ла-Хойї, Каліфорнія. Він пояснив, що деякі пацієнти, які погано реагували на тест на толерантність до глюкози протягом ночі, не мали ознак діабету, коли той самий тест проводився вранці. Навіть здорові люди, зауважила Панда, переробляють цукор із пізньої ночі їжі повільніше, ніж із ранкової їжі, хоча вони і порівнянні.

"Це показало, що в обміні глюкози існує прекрасний ритм", - сказала Панда.

Дослідження, в яких брали участь тварини, особливо миші, допомогли зрозуміти, як порушення циркадних годинників в організмі можуть призвести до ожиріння та інших обмінних процесів. Основне дослідження, проведене в 2005 р., Показало, що миші з мутацією циркадного гена, який називається Clock, страждають ожирінням, навіть коли вони харчуються типовим мишачим харчуванням, і розвиваються ознаки метаболічного синдрому, включаючи високий рівень холестерину, високий рівень глюкози та недостатню продукцію інсуліну. Вони також сплять приблизно на 2 години менше і змінюють режим харчування. Хоча типові миші їдять переважно під час активних годин ночі, мутантні миші розподіляють споживання їжі майже порівну між світловим днем ​​і темними годинами. Збільшення ваги у тварин-мутантів посилюється при харчуванні з високим вмістом жиру.

Інше дослідження показало, що типові миші, які харчуються дієтою з високим вмістом жиру вдень, коли вони зазвичай сплять, набирають набагато більше ваги, ніж миші, які годують таку ж дієту вночі під час звичайного неспання. Коли вчені вивчили, що відбувається з циркадними моделями експресії генів у мишей, які харчувалися в непарні години доби, вони виявили, що SCN залишається синхронізованим з 24-годинним циклом дня і ночі, зауважив Турек. Але зміни в поведінці сну та їжі швидко порушують і «охолоджують» циркадні ритми експресії генів у периферичних органах, навіть незважаючи на те, що центральні годинники налаштовані. "Коли периферійні генератори не синхронізовані з центральним, порушений обмін речовин призводить до збільшення ваги та розвитку непереносимості глюкози", - пояснив Ван Коутер.

Люди не синхронізовані

Люди не застраховані від того, які збої годинників зафіксовані у мишей. Десятиліття епідеміологічних досліджень показують, що працівники з нічними змінами чи іншими годинами, не синхронізованими із світловим та темним циклом, мають підвищений ризик збільшення ваги та діабету. Генетичні мутації в генах годинника людини пов'язані з ожирінням та метаболічними захворюваннями. Навпаки, варіація гена, що кодує мелатоніновий рецептор, пов’язана з підвищеним ризиком розвитку діабету 2 типу.

Навіть ті, хто не має генетичних мутацій або незвичного розкладу, можуть бути схильні до порушення годинників. Завдяки світловому забрудненню та зростаючому використанню нічних ламп та електронних приладів, що випромінюють ті самі довжини хвиль світла, що й сонце, багато здорові люди в іншому випадку можуть відчувати порушення сну або циркадні порушення.

"Ми живемо в суспільстві, де мрію не поважають", - сказав Ван Коутер. Але сон, циркадні ритми та обмін речовин - це "нерозривна тріада", зазначив він.

Доведено, що недостатній сон робить шкідливий вплив на толерантність до глюкози у багатьох груп населення, включаючи здорових дорослих, дітей, госпіталізованих пацієнтів та хворих на цукровий діабет, зазначив він. Також було показано, що рівень метаболізму у спокої знижує настільки велику ступінь, що може призвести до збільшення ваги у 5700 кг за один рік. Обмеження сну також збільшує голод, зазначив Ван Коутер. Але відновлення нормального сну може допомогти зменшити ці шкідливі наслідки. "Поки що робота свідчить про те, що недосипання та спроба схуднення суперечливі", - сказав він. "Щоб оптимізувати втрату ваги, потрібно спати". Зростання розуміння важливості циркадної біології призвело до поштовху до початку розробки клінічних втручань, які використовують циркадну біологію для відновлення метаболічного здоров'я.

У 2015 році в Національному інституті діабету та хвороб органів травлення та нирок (NIDDK) відбувся семінар-практикум, який об’єднав провідних циркадних дослідників з дослідниками метаболізму. NIDDK також співпрацює з іншими інститутами для отримання пропозицій щодо клінічних досліджень щодо того, як циркадні ритми впливають на ожиріння, діабет та інші захворювання. "Ми намагаємось заохотити дослідників не тільки до глибокої метаболічної роботи, але й до тестування терапевтичних препаратів", - сказала доктор філософії Карен Тефф, директор програми відділу діабету, ожиріння та метаболізму NIDDK.

Практичні втручання

Лікарі можуть бути пригнічені перспективою збору інформації, щоб оцінити, чи потрібна їх пацієнтам налаштування годинника. Однак попередні клінічні випробування, які проводяться, забезпечать практичні інструменти для оцінки та досить прості втручання. Панда та його колеги створили додаток для мобільних телефонів під назвою myCircadianClock, який допомагає людям відстежувати режим харчування, сну та активності, а також під час прийому ліків або добавок. Вони почали реєструвати учасників у дослідженні програми з метою збору даних за 2 тижні приблизно від 10 000 людей. Вони будуть шукати тенденції в даних, щоб визначити, чи можуть вони створити еталонні стандарти, які клініцисти могли б використовувати для ідентифікації пацієнтів із порушеннями, пов’язаними з годинником. "Лікарі звикли дивитись на кров'яний тиск і рівень цукру в крові порівняно з початковим рівнем", - пояснила Панда. "Якщо ви придумаєте просте емпіричне правило для [циркадних показників, таких як їжа або сон] для лікарів, це допоможе пацієнтам".

Інтервал між прийомами їжі - один із факторів, який вивчала команда. Команда виявила, що приблизно половина з 156 учасників, які використовували додаток у початковому дослідженні, їли більше 15 годин на день, причому більше третини калорій споживали після 18:00. Дослідження на мишах показали, що обмеження прийому їжі до 8, 9 або 12 годин під час активних періодів благотворно впливає на вагу, метаболізм та циркадні ритми навіть на дієті з високим вмістом жиру. Тож Панда та його колеги провели 16-тижневе пілотне дослідження з 8 користувачами програми, які мали інтервал прийому їжі більше 14 годин. Користувачів попросили обмежити їжу періодом від 10 до 12 годин на день. Учасники скорочували інтервали їжі і в середньому скидали близько 7 фунтів.

Вони також повідомили, що вони краще сплять, їдять менше закусок і стають менш терпимими до дуже солодкої їжі. Один учасник електронною поштою заявив, що вважає, що їжа з обмеженим часом - це "найкраща дієта, оскільки вона не позбавляє вас улюблених страв, і ви продовжуєте худнути". "Ми віримо, що час - це те, за чим може слідувати кожен", - сказала Панда. Дослідники планують і надалі розробляти програму для створення "звіту про спосіб життя", який може стати відправною точкою для співбесіди лікарів зі своїми пацієнтами. Наприклад, якщо звіт показує, що пацієнт споживає велику кількість калорій у вигляді алкоголю та шкідливої ​​їжі після 20:00, ця людина може прийняти рішення обмежити прийом їжі чи пиття після 20:00.

Незважаючи на те, що потрібно багато роботи, щоб перевірити потенціал обмеженого в часі прийому їжі та інших цілеспрямованих циркадних втручань, Тефф зазначив, що не їсти після обіду, ймовірно, корисно.

Людям слід поступово зменшувати вікно харчування.

"Це основна дієтична та дієтична порада для людей із діабетом або ожирінням, але вона потенційно відповідає циркадній теорії", - сказала Тефф.

Панда порадила людям, особливо тим, кому загрожує гіпоглікемія, не починати будь-яку форму голодування без нагляду лікаря. Він також запропонував людям поступово зменшувати вікно харчування.

Інші зусилля розглядають, як лікарі можуть запобігти порушенням сну та проблемам обміну речовин, пов’язаним із циркадними порушеннями.

Сон у госпіталізованих пацієнтів

Триває дослідження Empower Staff to Act (SIESTA), щоб оцінити, чи насправді поліпшення сну пацієнтів буде здійснювати навчання персоналу лікарні для покращення сну стаціонарних пацієнтів. "Сама лікарня є експериментом з обмеження сну, недосипання та порушення сну", - сказав Ван Коутер.

Але персонал лікарні може зробити прості кроки, щоб допомогти пацієнтам заснути, сказав він. Наприклад, вони можуть втручатися у заплановані партії (огляди) вдень, говорити тихими голосами вночі або навіть виділяти час щоночі, коли перерви пацієнта мінімізовані.

Усі лікарі повинні витратити кілька хвилин на запитання у пацієнтів про їх звички до сну, оскільки поганий сон може знизити ефективність терапії, вважає Ван Коутер. Він зазначив, що існують короткі перевірені анкети щодо режимів сну.

"Сон слід вважати стовпом здоров'я поряд з харчуванням та фізичними вправами", - сказав Ван Коутер. "Дуже важливо вивчити можливість того, що оптимізація сну може бути втручанням у спосіб життя, яке може бути більш успішним, ніж обмеження дієти чи фізичні вправи. Це ще одна річ, яку можуть зробити люди".

Аудіовізуальне резюме статті

Ви повинні зайти на сайт зі своїм обліковим записом користувача IntraMed, щоб побачити коментарі своїх колег або висловити свою думку. Якщо у вас вже є обліковий запис IntraMed або ви хочете зареєструватися, натисніть тут