Poznaj rytm dobowy organizmu

Medycyna konwencjonalna potwierdza kolejną mądrość Wschodu: aktywność poszczególnych organów i układów, produkcja hormonów i przyswajalność leków ściśle podlegają dobowemu rytmowi. Jego zaburzenia mogą leżeć u podstaw cukrzycy, kłopotów z ciśnieniem, a nawet nowotworów!

Analizy prowadzone w ośrodkach naukowych na całym świecie potwierdzają, że u osób pracujących nocą częściej niż u innych występują choroby układu krążenia, zaburzenia czynności układu trawiennego, cukrzyca, otyłość, kłopoty ze snem czy przewlekłe zmęczenie. Co więcej, Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) oraz Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem (IARC) alarmują, że są one bardziej narażone na niektóre typy nowotworów hormonozależnych, a praca zmianowa należy do prawdopodobnych czynników rakotwórczych1.

Skąd te zależności? Otóż ich przyczyną jest brak synchronizacji między astronomicznym cyklem dzień-noc a cyklem sen-czuwanie i rytmicznymi funkcjami organizmu. Innymi słowy człowiek, jego poszczególne narządy i układy pracują zgodnie z wewnętrznym zegarem biologicznym i działają sprawnie tylko wówczas, gdy jego wskazówki przesuwają się prawidłowo.

Rytm Wszechświata i rytm organizmu

Rytmy biologiczne stanowią jedną z podstawowych cech życia i oznaczają występowanie okresowych, możliwych do przewidzenia oscylacji procesów fizjologicznych, biochemicznych i behawioralnych (patrz tabela). Ten wewnętrzny zegar powstał w wyniku ewolucji jako wyraz przystosowania się organizmów żywych do regularnych zmian zachodzących w środowisku zewnętrznym. Oznacza to ni mniej ni więcej, że oba te rytmy są ze sobą sprzężone, a głównym generatorem wewnętrznych systemów zegarowych pozostają bodźce świetlne i temperaturowe pochodzące z zewnątrz, zwane synchronizatorami2. Jeśli te sygnały nie pojawiają się w określonym czasie (jak w przypadku osób pracujących w systemie nocnym), dochodzi do rozregulowania biologicznego zegara ze wszystkimi tego konsekwencjami.

Warto przy tym wspomnieć, że chociaż rytm okołodobowy, zależny od dopływu światła i odpowiadający okresowi pełnego obrotu Ziemi, ma największe znaczenia dla wewnętrznego rytmu organizmu, istnieją również inne jednostki czasu, w których dochodzi do oscylacji poszczególnych procesów. Przykładowo cykl oddychania trwa ok. 4 s, skurczu serca - 1 s, a obejmujący fazę REM i NREM cykl snu - 90 min. Bioeelektryczne zmiany aktywności mózgu odbywają się z częstotliwością 8-13 na sekundę, a cykl hormonalny u kobiet to klasyczny przykład rytmu miesięcznego. I wreszcie niektóre choroby mają charakter sezonowy (np. tzw. depresja zimowa), co świadczy o istnieniu również rytmu rocznego, powiązanego z obrotem Ziemi wokół Słońca.

Ciekawą jednostką czasu jest tu tydzień, niezwiązany z żadnym zjawiskiem we wszechświecie. Choć jego istnienie ma charakter umowy społecznej, znajduje odzwierciedlenie w zmianie samopoczucia w poszczególnych dniach3. Co więcej, ostre incydenty sercowe (w tym przypadki nagłej śmierci w przebiegu zaburzeń rytmu pracy serca) i inne zdarzenia w obrębie układu sercowo-naczyniowego występują najczęściej w poniedziałki4.

Co odpowiada za rytm organizmu?

U zwierząt i ludzi za regulację rytmów odpowiadają określone struktury ośrodkowego układu nerwowego, a u ssaków rolę nadrzędnego zegara biologicznego odgrywają jądra nadskrzyżowaniowe (SCN). Są to struktury położone obustronnie w przedniej części podwzgórza, tuż nad skrzyżowaniem nerwów wzrokowych. To one odpowiadają za regulację okołodobowych rytmów fizjologicznych, biochemicznych i behawioralnych5. Badania potwierdzają, że zniszczenie tych skupisk komórek nerwowych powoduje rozregulowanie wewnętrznych cykli organizmu.

Z jednej strony rytmika samych jąder nadskrzyżowaniowych jest endogenna (niezależna od czynników zewnętrznych), ale z drugiej - nie mogą one funkcjonować w pełni samodzielnie. Są bowiem połączone z komórkami zwojowymi siatkówki oka bogatymi w melanopsynę (białko wrażliwe na światło) i szyszynką - gruczołem dokrewnym produkującym melatoninę.

To komórki zwojowe przesyłają do SCN informację o tym, czy jest dzień, czy noc. Następnie ta sama wiadomość dociera do szyszynki - sygnał o braku światła stymuluje ją do produkcji melatoniny, która wydzielana jest do krwiobiegu, a cały organizm dostosowuje się do pory snu (w nocy najniższą wartość osiągają m.in. temperatura ciała, częstość skurczów serca oraz oddechów i ciśnienie tętnicze, a rosną liczba podziałów komórek w naskórku oraz procesy regeneracyjne w wątrobie)6. Umożliwia to dostosowanie endogennego rytmu do warunków środowiskowych.

Wpływ genów na rytm organizmu

Podłoże molekularne wewnętrznego rytmu organizmu stanowi cykliczna ekspresja tzw. genów zegarowych i zależna od nich produkcja białek, które biorą udział w regulacji pętli zwrotnych w SCN (dzięki nim sygnały są odprowadzane z zegara do podwzgórza, autonomicznego układu nerwowego i jąder wzgórza)7. Zaburzenia ekspresji tych genów odgrywają rolę w etiologii wielu chorób: od zespołu metabolicznego (niektóre z nich uczestniczą równocześnie w procesach metabolicznych, takich jak glikoliza), przez schorzenia zapalne i autoimmunologiczne (mediatory zapalne, neutrofile i komórki NK, zwane "naturalnymi zabójcami", również podlegają rytmom okołodobowym), po zaburzenia snu i nadciśnienie, a nawet nowotwory.

Stwierdzono, że mutacje w genach komórek SCN powodują zmiany regulacji cyklu komórkowego, w tym ich podziału, tym samym zwiększając ryzyko wystąpienia niektórych odmian raka, zwłaszcza hormonozależnych. Są zaangażowane we wzrost guza, proliferację komórek, proces apoptozy, rozprzestrzenianie się komórek układu immunologicznego oraz cytotoksyczność. Przykładowo u młodych kobiet we wczesnym stadium nowotworu sutka potwierdzono występowanie polimorfizmu w genie zegarowym per3, co powodowało zmiany w budowie i działaniu kodowanego przez niego białka8.

Opisano również skutki mutacji genu zegarowego per2, takie jak zmiana pory występowania maksimum niektórych rytmów okołodobowych, obniżona ekspresja glutaminianu (jednego z najistotniejszych neuroprzekaźników), a także… zwiększona skłonność do sięgania po alkohol u szczurów. Gryzonie z tą mutacją wykazywały również tendencję do zmian rytmu żywienia, co może sprzyjać rozwojowi zespołu metabolicznego (w tym otyłości, hiperlipidemii i hiperglikemii), podobnie jak zanikanie rytmiki metabolizmu kwasu tłuszczowego, glukozy i cholesterolu9.

Sen i rytm organizmu

Obecnie przyjmuje się, że oprócz jąder nadskrzyżowaniowych istnieją również zintegrowane z nimi zegary peryferyczne, zlokalizowane w wątrobie, jelitach czy gonadach, reagujące nie na światło, a np. na stres, stan odżywienia czy temperaturę. Jednak to neurony SCN, dzięki własnej cyklicznej aktywności i możliwości odbierania bodźców oscylatorów zewnętrznych (głównie siatkówki), mają w praktyce nieograniczoną możliwość kontrolowania rytmów okołodobowych, a tym samym - funkcji całego organizmu.

Najważniejsze cykle - temperatury ciała, kortyzonu i fazy snu REM - mają charakter silnie endogenny. W jednym z badań w warunkach izolacyjnych mimo braku regularnych zmian środowiskowych organizmy ochotników zachowały zdolność generowania rytmów, choć rejestrowane procesy fizjologiczne podlegały cyklom o różnym czasie trwania. Najbardziej trwały okazał się rytm temperatury. Z kolei czas snu i czuwania ulegał dryfowaniu (wzrastał nawet do 50 godz.), a odstępstwo od normy było tym większe, im dłużej trwała izolacja. Jednak zachowana została proporcja fazy snu (1/3) do fazy czuwania (2/3)10.

W praktyce oznacza to, że nawet endogenne rytmy są mniej lub bardziej zależne od bodźców zewnętrznych. Najprościej uzmysłowić to sobie na przykładzie zarwania jednej lub kilku nocy. Zaburzenia snu powodują wiele zmian fizjologicznych, a w efekcie - trudności z koncentracją, zmęczenie, uczucie zimna itp. Wszystko to jest tak naprawdę spowodowane nieprawidłową pracą komórek jąder nadskrzyżowaniowych, co może być jedną z przyczyn rozwoju choroby Alzheimera, schorzeń układu sercowo-naczyniowego, zespołów demielizacyjnych i degeneracyjnych11.

Rozregulowany rytm organizmu

Sztandarowym przykładem znaczenia rytmów okołodobowych dla zdrowia człowieka są zaburzenia regulacji czasu w przebiegu wielu schorzeń psychicznych i stanów emocjonalnych (jak depresja sezonowa, choroba afektywna, zaburzenia snu) czy nieprawidłowa rytmika wydzielania hormonów w zespołach endokrynologicznych. Również wiele objawów chorobowych nasila się zależnie od pory dnia lub roku - sezonowe zaostrzenia obserwuje się m.in. w przebiegu choroby wrzodowej żołądka i dwunastnicy, krwawienia z przewodu pokarmowego, astmy oskrzelowej, dny moczanowej, RZS czy powikłań sercowych12 (patrz tabela).

Podobnie zróżnicowane odczuwanie dolegliwości bólowych ma związek z okołodobowymi wahaniami osoczowego stężenia białka CRP oraz Il-6, a także poziomem peptydów opioidowych, który jest wyższy na początku dnia. W efekcie najmniejszy ból odczuwamy z rana, a największy po północy, kiedy organizm wyłącza produkcję łagodzących go hormonów.

W rytmie serca

Oprócz cyklu snu i czuwania najlepiej poznana została okołodobowa zmiana ciśnienia tętniczego krwi: nocny spadek, poranny wzrost w trakcie pierwszych podejmowanych czynności, oscylacje w ciągu dnia (w zależności od aktywności) oraz wieczorny spadek. Wynika to ze zmian w wydzielaniu katecholamin do układu krążenia oraz rytmicznej aktywności osocza13.

Brak nocnego fizjologicznego spadku ciśnienia krwi związany jest często z wtórnym nadciśnieniem i oznacza zwiększone ryzyko powikłań narządowych oraz wzrost ryzyka zdarzeń sercowo-naczyniowych, w tym udaru mózgu i zawałów serca. Ujmując to statystycznie, każde pogorszenie nocnego spadku ciśnienia o 5% oznacza wzrost ryzyka o 31% - nawet u osób z prawidłowym ciśnieniem krwi w ciągu dnia14!

Chronofarmakologia, czyli kiedy brać leki?

 

  

W przyjmowaniu środków farmaceutycznych w określonym czasie może tkwić sekret ich skuteczności bądź jej braku. Organizm reaguje bowiem na leki odmiennie w różnych porach dnia. Zależności te wynikają m.in. z dobowej wrażliwości receptorów na lek oraz rytmiki biodostępności, dystrybucji, metabolizmu i wydalania. Nauka zajmująca się ich badaniem to chronofarmakologia.

To rytm procesów fizjologicznych decyduje o najistotniejszym aspekcie farmakokinetyki, czyli biodostępności leku. Najważniejsze są tu procesy wydzielania śliny i soków żołądkowych, pasaż jelitowy i wchłanianie jelitowe, przepływ krwi przez nerki i wątrobę oraz aktywność enzymów trawiennych, wątroby i nerek (w tym stopień zakwaszenia moczu)1. Z kolei proces absorpcji leku zależy zarówno od wydzielania soku żołądkowego i jego pH, jak i motoryki oraz związanego z nią opróżniania żołądka.

W ogólnym ujęciu badania wskazują na lepszą biodostępność środków farmaceutycznych podawanych w godzinach porannych, co w dużej mierze wynika z większego żołądkowo-jelitowego przepływu krwi oraz szybszej perystaltyki. Przykładowo duże badania nad chronofarmakologią kwasu acetylosalicylowego i NLPZ w terapii bólu wykazały ich istotnie wyższą biodostępność po porannym podaniu (nawet o 70%). Co więcej, wyższa i szybsza jest wówczas ich absorpcja2. Niemniej poranne podawanie środków NLPZ wiązało się jednocześnie z większym - w porównaniu do wieczornego - ryzykiem działań niepożądanych.

Jedynie leki hydrofilne, czyli rozpuszczalne w wodzie, słabo wchłaniające się z przewodu pokarmowego, nie podlegają rytmom okołodobowym3.

Bibliografia

  1. Ann Rheum Dis 1982; 41: 453-455; Stroke 2001; 32 (3): 613-619; Lancet 1991; 338:9-13
  2. J Pharm Sci 2008; 97: 1099-1108
  3. Adv Drug Deliv Rev 2010; 67: 859-875

Jednak również nadmierny spadek ciśnienia w nocy może być groźny - zwiększa ryzyko udaru niedokrwiennego i zaburzeń widzenia, prawdopodobnie ze względu na upośledzoną pracę aorty, zmniejszoną objętość wewnątrznaczyniową oraz nadmierny wzrost ciśnienia połączony z poranną aktywnością15.

Rola melatoniny w rytmie dobowym organizmu

W przypadku ryzyka nowotworowego istotną rolę odgrywają nie tylko geny zegarowe, ale i naturalny cykl dnia i nocy.

Jeśli przez ok. 20-30 min SCN nie otrzyma sygnału o świetle, wysyła do szyszynki informację o trwaniu ciemności i konieczności uwalniania melatoniny. Wzrost jej stężenia sprzyja zasypianiu, a maksymalne stężenie (przypadające między godz. 24 a 3) pomaga utrzymać ten stan. Jednak sztuczne światło (nawet to telewizora czy telefonu!) i zbyt długie przesiadywanie w nocy powodują częściowe zahamowanie produkcji melatoniny, obniżają poziom senności i utrzymują wysoki poziom czujności, co rozregulowuje zegar biologiczny. Ekspozycja na światło słoneczne w ciągu dnia i sztuczne w nocy może przy tym istotnie zmieniać dobowy cykl wydzielania tego hormonu snu. I właśnie te procesy zwiększają ryzyko nowotworowe. Melatonina ma bowiem właściwości antyoksydacyjne, immunomodulujące i onkostatyczne, a jej wysoki poziom zapobiega rozwojowi raka16. Dlatego światło tłumiące jej wydzielanie może sprzyjać zachorowaniu.

Potwierdzają to analizy, które mówią, że u osób niewidomych - ze względu na brak wpływu światła tłumiącego produkcję melatoniny - nowotwory pojawiają się statystycznie rzadziej. Z kolei u kobiet pracujących przez dłuższy czas w systemie rotacyjnym wykazano, że już przy 2 "nockach" w miesiącu następuje zahamowanie wydzielania hormonu snu, które powoduje nadprodukcję estrogenów, co sprzyja rozwojowi raka sutka i piersi17. Wykazano również, że usunięcie szyszynki lub wymuszone przesunięcie fazowe cyklu światło-ciemność wpływają na tempo wzrostu nowotworów18.

Tradycyjna medycyna chińska i rytm organizmu

Wszystkie te obserwacje dotyczące zegara biologicznego we współczesnej nauce zyskały miano chronobiologii. Jednak nie są wcale zjawiskiem nowym. W medycynie Dalekiego Wschodu od tysięcy lat wiadomo, że ludzki organizm, podobnie jak wszystkie formy życia, podlega cyklicznym przemianom.

Chińczycy twierdzą, że w naszym ciele krąży energia witalna, zwana qi. Jest to siła życiowa utrzymująca w aktywności wszystkie biologiczne procesy, która przepływa przez meridiany w obiegu okrężnym, a w określonych porach kumuluje się w konkretnych narządach wewnętrznych19. Jeśli proces ten przebiega prawidłowo, można wyznaczyć cykliczną koncentrację qi w różnych miejscach, co pozwala prawidłowo funkcjonować całemu organizmowi.

Przykładowo o godz. 5-7 rano maksimum działania przypada na jelito grube - to najlepszy czas na wypróżnienie, pozwalające oczyścić organizm. Dzięki temu żołądek (którego "czas" przypada na godz. 7-9) otrzymuje niezbędną do pracy energię, jest w stanie przyjąć i strawić pokarm (to czas na pierwszy posiłek). Następnie energia jest przekazywana do śledziony, która odpowiada za ekstrahowanie pokarmu i uczestniczy w hematopoezie (jest miejscem tworzenia krwinek białych i likwidacji czerwonych). Jeśli w odpowiednim czasie nie zjadłeś posiłku lub nie został on prawidłowo strawiony, śledziona nie otrzyma energii, co może zaburzyć skład krwi20.

Z kolei najlepsze samopoczucie między godz. 11 a 13 u większości ludzi wynika z nagromadzenia qi w sercu - wówczas osiągamy maksimum koncentracji, dlatego warto wtedy zdawać egzaminy i rozwiązywać trudne problemy. Najlepiej jednak unikać w tym czasie kofeiny - serce bije wystarczająco mocno!

Rytm organizmu i wędrówka qi

Energia z serca przechodzi do jelita cienkiego, gdzie najsilniejsza jest w godz. 13-15. Właśnie wtedy najlepiej zjeść obiad, ponieważ pokarm zostanie szybko i sprawnie przetworzony w łatwo przyswajalną postać i wchłonięty do krwi. Z kolei między 1 a 3 w nocy przypada minimum dla jelita cienkiego - obfity posiłek w tym czasie może być powodem niestrawności, bólu głowy itp.

Między godz. 15 a 19 energia gromadzi się kolejno w pęcherzu moczowym i nerkach. Do krwi dostaje się coraz więcej cukru, temperatura ciała jest najwyższa, stopniowo rosną energia, odporność na ból i koordynacja ruchowa, a mięśnie i stawy są rozruszane i wytrzymałe. Dlatego ok. godz. 18 jest najlepszy czas na trening lub… lampkę wina (aktywność nerek zwiększa tolerancję na alkohol). Między godz. 19 a 21 najintensywniej funkcjonuje krążenie krwi, dlatego jest to najefektywniejszy czas na staranie się o potomstwo.

W nocy natomiast energia gromadzi się w tzw. potrójnym ogrzewaczu (obszar klatki piersiowej, brzucha i miednicy, który ogrzewa i rozprowadza qi w całym ciele). Pełni on funkcję regulacyjną, a ponieważ jego maksimum przypada między godz. 21 a 23, właśnie wtedy najlepiej będzie położyć się spać, by dosłownie "naładować akumulatory".

Jeśli zaś budzisz się w nocy (między godz. 23 a 1), prawdopodobnie cierpisz na nadmiar energii w pęcherzyku żółciowym, co może wiązać się z emocjami - razem z wątrobą odpowiada on bowiem za takie uczucia jak gniew i nienawiść20.

I wreszcie między 3 a 5 nad ranem energia kumuluje się w płucach, by wrócić do jelita grubego. Zegar biologiczny zatacza koło.

Bibliografia

  1. Occup Med 2003; 53 (2): 103-108; Med Pracy 2011; 62 (3): 323-338; Cancer Causes Control 1996; 7: 197- 204; Epidemiology 2001; 2: 588-599; Med Pracy 2013; 64 (2): 245-257
  2. Novartis Found Sympn 2000; 227: 43-157
  3. J Personal Soc Psych 1997; 58: 164-171
  4. Recenti Prog Med 2006; 97 (12): 727-732; Am J Emerg Med 2002; 20 (6): 513-517; Eur Heart JJ 2000; 21 (4): 315-320
  5. Opin Cell Biol 2001; 13: 357-362; Curr Op Neurobiol 2000; 10: 456-466
  6. Eur J Neurosci 2006; 23: 1082-1086
  7. J Pharm Sci 2008; 97: 1099-1108
  8. Chronobiol Int 2005; 22 (6): 951-961; J Biol Rhytms 2005; 20 (4): 375-386; Psychoendocrinology 2010; 35: 963-976
  9. J Biol Rhytms 2005; 20 (4): 375-386
  10. Science 1965; 148: 1427-1434
  11. Cell Tissue Res 2002; 309: 99-108; Inv Opthalmol Vis Sci 2000; 41: 1605-1607
  12. Invest Opthal Vis Sci 2000; 41: 1605-1607; J Endoc 2003; 177: 17-26; Chronobiol Int 1987; 4: 101-110
  13. Resuscitation 2002; 54 (2): 133-138
  14. Heart 2003; 89: 571; Chronobiol Int 2001; 18 (2): 285-305
  15. J Am Col Cardiol 2002; 40: 710-717; J Hypertension 2002; 20: 2138-2189
  16. Scand J Work Environ Health 2010; 36 (2): 163-172
  17. Mutat Res 2009; 680 (1-2): 106-108; Brit J Cancer 2004; 90: 941-943
  18. Cancer Res 2004; 64: 7879-7885
  19. J. Yang, N. Kamali, "Twarzą na Wschód. Poczuj się lepiej, wyglądaj młodziej i ciesz się zdrowiem", Galaktyka 2016, s. 19-21
  20. W. Stopińska, "Medycyna między schodem a zachodem", Galaktyka 2011, s. 9-16

Zobacz też:

Zobacz także

Toksyczny łosoś

Toksyczny łosoś

Pełnego zdrowych, pożytecznych tłuszczów łososia uważa się za zdrową superrybę. Jednakże Cate Montana jest innego zdania. W ramach nowego "akwabiznesu" w supermarketach dostępne są bowiem głównie ryby hodowlane.

Wycięcie tarczycy: suplementy i dieta

Wycięcie tarczycy: suplementy i dieta

Bez tarczycy można żyć - pod warunkiem, że codziennie przyjmuje się suplementy jej hormonów i, o czym mało kto wie, stosuje odpowiednią dietę.

Przekąski w podróży

Przekąski w podróży

Spożywanie posiłków w drodze nie musi być nudne i zapychające.

Naturalne napoje izotoniczne

Naturalne napoje izotoniczne

To naturalne, że w czasie wakacji odczuwamy dużo większą ochotę na produkty odświeżające, nawilżające, takie jak soki, koktajle, sałatki, surówki, owoce, lody czy zimne napoje.

Tradycyjna medycyna chińska: energia qi jesienią

Tradycyjna medycyna chińska: energia qi jesienią

Zgodnie z tradycyjną medycyną chińską jesieni jest przypisany smak ostry. Nieprzypadkowo. Jego oddziaływanie na organizm czyni nas silniejszymi w starciu z patogenami.

Raport specjalny

Prawa pacjenta

Prawa pacjenta

 

 

Wydanie tabletowe

Tablet O Czym Lekarze Ci Nie Powiedzą App Store