Порушення роботи біологічного годинника, включаючи роботу в нічні зміни або решту сну джетлагу, позбавляє людей спокою. Крім того, все більша кількість досліджень вказує на те, що порушення циркадного ритму може мати ряд інших несприятливих наслідків для здоров'я.

годинниковому

Ми прокидаємось вранці, засинаємо ввечері, спимо вночі ... Щоденна циклічність характеризується такими фізіологічними функціями, як секреція гормонів, регуляція артеріального тиску або травлення (табл. 1). У всьому цьому важливу роль відіграє мелатонін, який регулює добовий цикл всіх клітин організму. Мелатонін (N-ацетил-5-метокситриптамін) є одним з основних пережилих еволюції, який, від бактерій та грибів, міститься як в організмі тварин, так і в організмі людини. Вперше молекула була описана в 1958 році після вилучення сполуки з епіфіза великої рогатої худоби. Тоді вважали, що речовина, яка освітлює шкіру жаб і риб, може бути важливою при лікуванні деяких дерматологічних захворювань. Лише в 70-х роках стала зрозумілою його ключова роль у контролі добового біологічного ритму, і його функція зараз першою пов’язана з мелатоніном.

Група, що налічує близько 20 000 клітин в надхіхіазматичному ядрі гіпоталамуса, є центром внутрішнього годинника, який приймає сигнали секреції мелатоніну, що залежать від світла і темряви, від спеціальних фоторецепторів, виявлених близько 10 років тому в сітківці, на відміну від шпильок і стрижнів. Під впливом нічної темряви секреція мелатоніну збільшується і, навпаки, під впливом денного світла зменшується і припиняється. Цікаво людський організм майже ідеально підтримує свій природний щоденний ритм, навіть подалі від природних джерел світла - лише його тривалість не відповідає точно одному календарному дню, а становить 24 години 11 хвилин.Хоча чергування світлого та темного циклів є найбільш важливим для регулювання добового ритму, крім них, температура навколишнього середовища, фізична активність, стрес та час прийому їжі також впливають на добовий ритм.


Таблиця 1. Фізіологічні характеристики, що змінюються із циркадним ритмом (1)

Час

Фізіологічна характеристика

Максимальне підвищення артеріального тиску

Інтенсивне спорожнення кишечника

Максимальна секреція тестостерону

Найважливіша серцево-судинна діяльність та найбільша сила м’язів

На сьогоднішній день дослідники виділили деякі гени, за допомогою яких закодовані білки відповідають за підтримку циркадного ритму, а в разі його порушення екзогенними факторами - за його відновлення. Експерименти з мишами підтверджують роль білка E4-BP1, відсутність якого призводить до більш швидкого повернення до "нормального шляху" після порушення циркадного ритму. З людської точки зору, здається, цей білок може також відігравати помітну роль у лікуванні стрибків часових поясів, а також зриву часу, викликаного роботою в нічні зміни. Хоча для звикання до нового часового поясу зазвичай «фізіологічно» потрібні тижні, за відсутності білка BP1 час, необхідний для адаптації, можна зменшити вдвічі (1).

«Ворогами» внутрішнього годинника є кава та електронна книга

Ритм секреції мелатоніну може порушуватися низкою факторів. Деякі з них (наприклад, кава) навмисно використовуються для затримки засинання, тоді як інші (наприклад, використання засобів інформаційних технологій у вечірній час) можуть непомітно спричинити проблеми, пов’язані зі сном.

Відомо, що кава не дає вам спати. Нещодавно все це було кількісно визначено для біологічних годин: подвійна кава еспресо відкочує колесо внутрішнього годинника приблизно через 40 хвилин після споживання за 3 години до засинання, тобто спричиняє 40-хвилинну затримку піку секреції мелатоніну (2).

Проводити кілька годин на день за спостереженнями за випромінюючими світлодіодами пристроями, ноутбуками, планшетами, смартфонами чи електронними книгами, хоча мало відомо про те, як все це впливає на секрецію мелатоніну, сон та якість сну.

Згідно з недавнім дослідженням, читання електронної книги протягом чотирьох годин перед сном гальмує пізній пік секреції мелатоніну епіфізу під час читання, а читачі електронних книг зміщують пік секреції мелатоніну на 1,5 години. Порівняно з читачами паперова книга. Читачі електронних книг засипають довше, ніж читачі книг, які друкують за стільки ж часу. Важливо, що значна частина світлинних фотографій, випромінюваних електронною книгою та багатьма електронними пристроями, потрапляє в коротший діапазон довжин хвиль (близько 400-500 нм), що спричиняє більший зсув циркадної години, ніж світло з однаковим числом фотонів і більша довжина хвилі. Це не недавня знахідка: було відомо, що короткохвильове синє світло значно підвищує пильність, ніж компоненти червоного світла з більшою довжиною хвилі (3).

Втручання у роботу внутрішнього годинника може мати серйозні наслідки

Якщо хтось міняє місцями ніч і день, можливо, одне тягнеться за рахунок іншого, це може мати багато наслідків. Асоціація між циркадними порушеннями ритму, пов’язаними з ними порушеннями сну та ослабленням імунітету та розвитком багатьох хронічних захворювань є широко вивченою областю, і, схоже, це пов’язано з нічними порушеннями, пов’язаними з порушеннями обміну речовин та серцево-судинними проблемами (4, 5).

Робота в кілька змін, що збільшує частоту безсоння приблизно на 50%, також збільшує ризик розвитку ожиріння та діабету 2 типу (4). Частка людей із зайвою вагою, які працюють за нормальним графіком роботи, і тих, хто працює у кілька змін, суттєво різниться: 34,7 та 47,9% відповідно. Крім того, ті, хто працює на зміну більше п’яти років, мають більший ризик смертності, включаючи серцево-судинну смерть (5). Виражене цифрами: розлади сну, пов’язані із порушеним циркадним ритмом, збільшують ризик інфаркту міокарда в 2-2,6 рази, а ризик інсульту - приблизно в 1,7-4 рази. Небажані біологічні наслідки нічного (штучного) освітлення вже підкреслювала Всесвітня організація охорони здоров’я (ВООЗ), класифікуючи вплив світла, пов’язаного з нічною роботою, як потенційний канцероген.

Результати експериментів на тваринах та досліджень на людях показують, що порушення циркадного ритму сприяє розвитку та прогресуванню пухлин (6). Також було показано, що порушення роботи внутрішнього годинника змінює функцію двох генів-супресорів пухлини. Білки, кодовані Bmal1, та ген Per2, що активується ним, відповідають за контроль ряду біологічних процесів, що регулюються циркадним ритмом, включаючи поділ клітин та метаболізм, які також мають вирішальне значення для пухлини (6). Активність білків, кодованих Bmal1 та Per2, може характеризуватися щоденними коливаннями, які порушуються внаслідок порушення світлового та темного циклів.

На підставі експериментів з мишами, порушення періодичних змін у 12-годинному циклі світла та 12-годинної темряви (з додатковими 8-годинними світловими ділянками, що вводяться кожні 2-3 дні) призводить до розвитку більш швидкозростаючих та більш агресивних пухлин . У нокаутованих мишей Bmal1 та Per2 відсутність цих генів та кодованих ними білків спричиняло швидший ріст пухлини, ніж нормальний, навіть із застосуванням звичайних світлових циклів. Ці експериментальні умови з додатковим освітленням найбільш схожі на порушення часового поясу, спричинене струменем, і порушення денного ритму, пов'язане з нічними змінами. Цілком ймовірно, що результати експериментів на тваринах також мають відношення до людини; у випадку зразків раку легенів людини дослідники описали нижчу, ніж фізіологічна експресія Bmal1 та Per2 - подібно до інших генів, які відіграють важливу роль у регуляції добових ритмів (6).

Жінки виявляються набагато чутливішими до порушення внутрішніх годин, ніж чоловіки. Хоча як представники сильної, так і слабкої статі повідомляють про втому та небажання, коли їх 24-годинний нормальний добовий ритм штучно збільшується до 28 годин у лабораторних умовах, об'єктивні результати тестів показують більш виражені ознаки втоми у жінок (7).

Поліпшення внутрішніх годинників організму: терапевтичне застосування мелатоніну

Дізнавшись про роль мелатоніну в регулюванні добових ритмів та засинанні, екзогенне введення сполуки може також використовуватися для лікування деяких видів безсоння та для лікування розладів, пов’язаних із стрибками часового поясу.

У повсякденній практиці мелатонін головним чином бере участь у лікуванні безсоння у людей похилого віку та дітей, а також у «поліпшенні» внутрішнього годинника у тих, хто має циркадний ритм довший, ніж зазвичай. Незважаючи на те, що були спроби лікування мелатоніну при найрізноманітніших розладах сну, його ефективність у лікуванні труднощів зі сном через психічні проблеми та розлади розвитку підтверджується переконливими доказами. Прикладом є діти з аутизмом, у яких рівень мелатоніну нижчий за нормальний. У їхньому випадку мелатонін продовжує час, витрачений на сон, і зменшує кількість пробуджень під час сну. Слід зазначити, однак, що мелатонін не продемонстрував своєї ефективності у лікуванні розладів сну, спричинених хворобою або побічними реакціями на ліки. В Угорщині на ринку доступні ліки, що містять 2 та 3 мг мелатоніну, які слід приймати за 1-2 години до запланованого часу сну (8).

Мелатонін - це більше, ніж регулятор циркадних ритмів

Дослідження останніх десятиліть показали, що мелатонін має інші функції в організмі, крім регулювання циркадних ритмів. Значна частина досліджень щодо інших ефектів мелатоніну все ще перебуває в початковій стадії, перспективною перспективою фармакотерапевтичної корисності мелатоніну може бути той гормон, який виробляється в епіфізі (8, 9):

  • Антиоксидант - особливо важливий у знанні того, що мелатонін легко перетинає клітинні мембрани та гематоенцефалічний бар'єр.
  • Він відіграє роль у регуляції імунної системи, яка досі не відома в деталях. Доведено, що він має протизапальні властивості, стимулюючи вироблення цитокінів.
  • Це може мати захисний ефект проти деяких нейродегенеративних захворювань (наприклад, хвороба Паркінсона).
  • Це може вплинути на роботу жирових клітин.
  • Хелатування іонами металів (алюміній, кадмій, мідь) було продемонстровано in vitro. Значення утворення комплексів in vivo невідоме, можна припустити, що мелатонін відіграє певну роль у профілактиці отруєнь металами.

Використана література

(1) http://www.medicalnewstoday.com/articles/265234.php?sr; Серпня 2016 р 3.

(2) http://www.medicalnewstoday.com/articles/299638.php?sr; Серпня 2016 р 3.

(3) http://www.medicalnewstoday.com/articles/287377.php?sr серпня 2016 р 3.

(4) http://www.medicalnewstoday.com/articles/294022.php; Серпня 2016 р 3.

(5) http://www.medicalnewstoday.com/articles/295320.php; Серпня 2016 р 3.

(6) http://www.medicalnewstoday.com/articles/312064.php; Серпня 2016 р 3.

(7) http://www.medicalnewstoday.com/articles/309243.php; Серпня 2016 р 2.

(8) www.pharmindex-online.hu; Серпня 2016 р 4.

(9) http://www.medicalnewstoday.com/articles/232138.php; Серпня 2016 р 4.

Доктор Іштван Дочі, спеціаліст-фармацевт
статті автора