Hoe endogene biologiese ritmes werk

2024 Outeur: Seth Attwood | [email protected]. Laas verander: 2023-12-16 15:56

Die artikel word gewy aan die werk van sirkadiese ritmes - endogene biologiese ritmes met 'n tydperk van ongeveer 24 uur, kenmerkend van die meeste organismes, insluitend mense. Hierdie is 'n oorsig van die jongste wetenskaplike navorsing, nie 'n versameling nuttige wenke nie, al praat die artikel wel oor 'n potensiële lewenstylverandering. Hierdie oorsig is nie volledig nie; ons sal voortgaan om dit op te dateer soos nuwe navorsingstudies opduik.

Die belangrikste ding:

→ Konsekwente en gesonde sirkadiese ritmes kan help om algemene gesondheid te verbeter sowel as effektiewe voorkoming van chroniese siektes.

→ Onthou om te slaap: dieet, oefening en ander faktore beïnvloed hoe sirkadiese ritmes werk.

→ Bestudeer die eienaardighede van die werk van sirkadiese ritmes, bepaal jou "chronotipe", pas dan die kennis wat opgedoen is toe op die metodologiese aanbevelings wat in wetenskaplike navorsing aangedui word.

Voordat u enige van die advies in hierdie artikel in u daaglikse roetine inkorporeer, raadpleeg u gesondheidswerker.

Voordat u die artikel lees: 'n kort woordelys

1. Sirkadies: 'n natuurlike herhalende siklus met 'n tydperk van ongeveer 24 uur, ongeag die lengte van dagligure; uit die Latynse circa ("o") en diem ("dag").
2. Ritmesensor: 'n omgewingsein, soos 'n verandering in lig of temperatuur; uit die Duitse zeit ("tyd") en geber ("gewer").
3. Endogeen: 'n patologiese proses in die liggaam wat veroorsaak word deur interne faktore, en nie veroorsaak deur eksterne invloede (worteloorsaak).
4. Sirkadiese ritme-aanpassing: vind plaas wanneer ritmiese, fisiologiese of gedragstake ooreenstem met veranderinge in die omgewing; interaksie van sirkadiese ritmes met die omgewing.
5. Daagliks: elke dag; uit die Latyn dies (dag) en en diurnus (daagliks).
6. Meesterklok: 'n Paar selpopulasies wat in die hipotalamus gevind word, ook bekend as die suprachiasmatiese kern (SCN); Hierdie selle bevat gene wat die sirkadiese ritmes beheer.
7. Mutante geen: permanente verandering in die DNS-volgorde; gebruik deur chronobioloë om die meganisme van klokgene te herken deur 'n mutante geen in diere met aritmiese sirkadiese sindroom te identifiseer.

Stel jou voor 'n plant wat snags probeer fotosinteer: 'n kort drama in die donker. "Plante hanteer lewe en dood," sê Sally Yu, assistent-professor in biochemie en selbiologie aan die Universiteit van Texas in Houston Health Sciences Center (UTHealth), grimmig. "As hulle nie sirkadiese ritmes volg nie, sal hulle sterf." Maar vir 'n persoon sal die voorspelling nie so donker wees nie. "Selfs al verwyder jy die klokgeen ('n belangrike geen wat die werk van sirkadiese ritmes reguleer), sal jy nie dadelik sterf nie," sê Yu. "Maar jy sal ly." Waarskynlik probleme? Aanhoudende sielkundige probleme en onder meer 'n verhoogde risiko van chroniese siektes. Die lewe is moeilik as alles nie gesinchroniseer is nie.

Yu se kollega, Jake Chen, 'n assistent-professor in dieselfde departement, sê anders: “Ons sê dikwels dat alles volgens skedule gedoen moet word. Maar dit is 'n oordrywing. Maar die frase "alles het sy tyd" is nie. En dit is direk verwant aan die menslike liggaam. In elke enkele sel, weefsel of orgaan vind fisiologiese prosesse op 'n spesifieke tyd plaas. Die biologiese horlosie is’n soort timer –’n meganisme waardeur ons seker kan maak dat alles reg werk. Dit is 'n fundamentele funksie.”

Chen en Yu bestudeer sirkadiese ritmes - die biologiese ritmes van die liggaam met 'n tydperk van ongeveer 24 uur, wat elke dag deur alle lewende dinge op ons planeet gevolg word. Sirkadiese ritmes of sirkadiese ritmes hou direk verband met die miljoene jare van ontwikkeling van lewe op ons planeet. Dit is’n produk van die interaksie van die liggaam se interne biologiese horlosie en die omgewing – nie net sonlig nie, maar baie ander faktore bepaal gedrag, reguleer hormoonvlakke, slaap, liggaamstemperatuur en metabolisme.

Die sogenaamde "meesterklok" of suprachiasmatic nucleus (SCN), die meesterhorlosie wat sirkadiese ritmes beheer, is 'n paar selpopulasies gevul met gene (insluitend Clock, Npas2, Bmal, Per1, Per2, Per3, Cry1 en Cry2), geleë in die hipotalamus. Op molekulêre vlak word klokgeenspore in die niere, lewer, pankreas en ander organe gevind. SCN tree op as HUB wat die liggaam opdrag gee om by skedule te hou en omgewingseine te verwerk. Howard Hughes Medical Institute.)

Soos ons later sal sien, verbeter aandag aan sirkadiese ritmes die daaglikse (fisiologiese en sielkundige) funksionering van die liggaam en beïnvloed dit uiteindelik die gesondheidstoestand, beide op die lang termyn en op die kort termyn. Om vir sirkadiese ritmes te sorg, hou hulle aan die werk, terwyl dit behou word wat Sally Yu 'n "betroubare horlosie" noem.

“Ek kan nie met sekerheid sê hoe belangrik sirkadiese ritmes is om chroniese siektes te voorkom, watter impak dit op gesondheid op die lang termyn het, of dit voordelig is en uiteindelik lewensverwagting beïnvloed nie.”

Inligting oor kundiges:

Wetenskaplike: Zheng "Jake" Chen

Onderwys: PhD, Columbia Universiteit, New York

Pos: Assistent Professor in die Departement Biochemie en Selbiologie aan die Universiteit van Texas Gesondheidswetenskappe Sentrum in Houston

Laaste gepubliseerde artikel: Die klein molekule Nobiletin teiken die molekulêre ossillator om sirkadiese ritmes te verbeter en teen metaboliese sindroom te beskerm.

Navorsingsarea: Klein molekule probes vir chronobiologie en medisyne.

Wetenskaplike: Seung Hee "Sally" Yoo

Onderwys: PhD, Korea Institute of Science and Technology

Pos: Medeprofessor, Departement Biochemie en Selbiologie, Universiteit van Texas Gesondheidswetenskappesentrum in Houston

Laaste gepubliseerde artikel: Periode2 3'-UTR en mikroRNA-24 reguleer sirkadiese ritmes deur PERIOD2 proteïenakkumulasie te onderdruk. Ook Ontwikkeling en Terapeutiese Potensiaal van Kleinmolekule Modulators van Circadian Systems.

Navorsingsarea: Fundamentele sellulêre meganismes in sirkadiese ritmes en ontsyfering van fisiologiese en patologiese rolle van die klok.

GESKIEDENIS: HOOFSTADIES VAN BIOLOGIESE ONTWIKKELING VAN SIRKADIESE RITME

Die eerste ding om te weet oor die studie van sirkadiese ritmes (chronobioloë doen dit) is dat, met seldsame uitsonderings, alle organismes hul sirkadiese ritmes volg. Van affodille tot mossies, van sebras tot mense, feitlik alle lewende organismes op die planeet volg die sonsiklus. In 1729 het die Franse wetenskaplike Jean-Jacques de Meran die eerste waarneming van endogene of ingebedde dagblaarbewegings van die Mimosa pudica-plant aangeteken. Selfs in algehele duisternis het die plant sy daaglikse ritme bly volg. Die wetenskaplike het tot die gevolgtrekking gekom dat die plant nie net op eksterne seine of 'n ritmesensor staatmaak nie, maar ook op sy eie interne biologiese horlosie.

Chronobiologie het tweehonderd jaar later, in die middel van die 20ste eeu, gefloreer. Geaffekteer deur die bydrae van 'n aantal wetenskaplikes, in die besonder Colin Pittendry, "die vader van die biologiese horlosie." Pittendry het vrugtevlieë of Drosophila bestudeer en lig gewerp op hoe sirkadiese ritmes in wisselwerking is met of sinchroniseer met die siklus van dag en nag. Jurgen Aschoff,’n vriend van Pittendry, het ook interaksie met die siklus van dag en nag bestudeer, maar wetenskaplikes het tot verskillende gevolgtrekkings gekom oor hoe die interaksie plaasvind (parametries en nieparametries, jy kan hier en hier meer daaroor lees). John Woodland Hastings en sy kollegas het fundamentele ontdekkings gemaak oor die rol van lig in sirkadiese ritmes deur bioluminescerende dinoflagellate (alge, 'n spesie plankton) te bestudeer. Plantkundige Erwin Bunnig het ook bygedra tot basiese navorsing oor interaksiemodellering, wat die verwantskap tussen organismes en afsnysiklusse beskryf.

Die volgende fase van ontdekkings in chronobiologie het die spesifieke molekulêre en genetiese meganismes van die werk van sirkadiese ritmes verbind. Dit volg uit die werk van Ron Konopka en Seymour Benzer, wat in die vroeë 1970's gepoog het om spesifieke gene te identifiseer wat die sirkadiese ritmes van vrugtevlieë beheer. Konopka en Benzer word gekrediteer met die ontdekking van 'n gemuteerde geen, wat hulle 'n tydperk genoem het wat die sirkadiese klok van vrugtevlieë ontwrig. Dit is hoe die genetiese determinant van gedragsritmes die eerste keer ontdek is. Jeffrey S. Hall, Michael Rosbash en Michael W. Young het die werk van Konopka en Benzer suksesvol aangevul deur die werk van die periodegeen op molekulêre vlak te wys. Hall, Rosbash en Young het in 2017 die Nobelprys vir Fisiologie of Geneeskunde ontvang. Hulle het die periode-geen geïsoleer en toe gewys hoe die daaglikse klokstelsel op molekulêre vlak werk.

Terwyl hulle in 1994 navorsing oor vrugtevlieë en muise gedoen het, het Joseph Takahashi en sy span klokgene by soogdiere ontdek en dit horlosies genoem, wat hulle beskryf as "'n evolusionêr bewaarde kenmerk van die sirkadiese klokmeganisme." Die ontdekking van die klokgeen, saam met die werk van Hall, Rosbash, Young en wetenskaplike Michael Greenberg, was 'n waterskeidingsoomblik in chronobiologie. Binne 'n paar jaar is gene ontdek wat die werk van sirkadiese ritmes in laer organismes verseker.

Wetenskap vorder geleidelik, en baie studies in vrugtevlieë en muise het die wonderlike volharding van klokgene binne spesies getoon, wat beteken dat daar soortgelyke gene is wat sirkadiese ritmes in meer komplekse organismes beheer, insluitend mense.

"Sonsopkoms en sonsondergang is steeds die hooffaktore wat sirkadiese ritmes beïnvloed, maar ander faktore word voortdurend in wetenskaplike navorsing gemonitor."

NUUTSTE NAVORSING: BEPALING VAN DIE ROL VAN SIRKADIDUMRITMES IN MENSLIKE GESONDHEID EN SIEKTES

Dit is belangrik om daarop te let dat die biologie van sirkadiese ritmes ongelooflik kompleks is - daar is baie wetenskaplike tydskrifte wat aan hierdie navorsingsgebied gewy is. As gevolg hiervan is ons begrip van die rol van die biologiese klok in menslike gesondheid die resultaat van epidemiologiese studies sowel as dierestudies. Studies in laer organismes help om die werk van molekulêre en genetiese meganismes in werking te openbaar, waarna gesien kan word hoe byvoorbeeld slaapstoornis lei tot 'n verhoogde risiko van tipe 2-diabetes, vetsug en 'n aantal kardiovaskulêre siektes.

Inderdaad, een van die mees belowende gebiede van navorsing is slaap. Wetenskaplikes assosieer vandag gebrek aan slaap en die daaropvolgende ontwrigting van sirkadiese ritmes met die ontwikkeling van vetsug en depressie, sowel as die meeste chroniese siektes. Navorsing het getoon dat gebrek aan slaap kan lei tot onverwagte newe-effekte, soos 'n onvermoë om gesigte te herken.

Om te verstaan hoe sirkadiese ritmes werk, het ook veel verder gegaan as die interaksie met die siklus van dag en nag. "Daar is sosiale leidrade, kos leidrade en oefening leidrade - hulle is baie divers," sê Y. Sonopkoms en sonsondergang het steeds 'n groot invloed op sirkadiese ritmes, maar ander faktore word ondersoek. 'n Groot hoeveelheid werk het getoon dat dieet 'n belangrike eksterne sein is wat in wisselwerking met die interne klok is, insluitend dr. Satchidananda Panda se werk om dieettydsberekening te beperk (hoe eettyd gesondheid beïnvloed).

Oor die algemeen is dit nou duidelik dat sirkadiese ritmes 'n sistemiese rol speel om die werk van alle fisiologiese aspekte van die menslike liggaam te organiseer, insluitend die werk van vitale organe, metabolisme, immuniteit, denkprosesse, ens. Dr. Yu se werk brei die gebied uit. van navorsing - sy werk saam met 'n spesialis-chroniese pynstudie om pynritmes by pasiënte te bestudeer. Daar word ook gewerk om die rol van die afsnysiklus in versteurings in die werk van sirkadiese ritmes (die effek van veranderende tydsones op die groei van kankerselle) te bestudeer. Navorsing soos hierdie verskaf aan ons belangrike nuwe insigte wat gebruik kan word om lewenstylveranderinge aan te bring – om te weet hoe laat om te eet en te gaan slaap in die algemeen is belangrik vir gesondheid; en met siekte kan die kennis wat opgedoen word, toegepas word op die soeke na middels wat die werk van sirkadiese ritmes reguleer. Wetenskaplikes het nog baie navorsing om te doen op byna alle gebiede wat met gesondheid en siekte verband hou.

BASIESE GEDAGTE: WAAROM IS DIT BELANGRIK OM TE WEET VAN SIRKAD-RITME?

Bewustheid van hoe sirkadiese ritmes werk kan beide korttermyn- en langtermyngesondheidseffekte hê. "Lewenstylveranderinge is die beste geskenk wat jy jouself kan gee," sê Chen. "As jy jou leefstyl bestuur, kan tegnologie en medisyne sekondêre faktore deur jou lewe word." Op kort termyn toon dier- en mensstudies dat leefstyle wat gesonde sirkadiese ritmes ondersteun wakkerheid, motoriese koördinasie, kardiovaskulêre gesondheid, immuunfunksie, dermgesondheid, denke en slaap kan ondersteun. Daar is bewyse om 'n langtermyn vermindering in die risiko van chroniese siekte te ondersteun.

"Die gevolge van lewenstylveranderinge is dalk nie vir 'n paar dae sigbaar nie, maar mettertyd sal die voordele enorm wees."

So watter soort lewenstyl moet jy lei om met jou sirkadiese ritmes te sinchroniseer? Die eerste ding om te doen is om aandag te gee aan jou bioritmes. Sirkadiese ritmes, hoewel op dieselfde basis gebou, verskil van persoon tot persoon as gevolg van ouderdom, genetiese en omgewingsverskille. Larks hou beter van die oggend. Uile verkies die nag. Jy moet aandag gee aan die natuurlike neigings van jou liggaam (“chronotipe”) om die kennis van die nuutste wetenskaplike navorsing suksesvol toe te pas. Moenie ook nie vergeet dat daar geen een-grootte-pas-almal-benadering is nie.

Die tweede is om elke dag, sewe dae per week by 'n konsekwente, roetine skedule te hou. Dr Yu praat van "jetlag" (sosiale vlugvoetigheid) - wanneer mense hul skedule verbreek met atipiese gewoontes, soos eet en gaan slaap later, word later wakker, en oefen op verskillende dae van die week op verskillende tye. Al hierdie aksies kan tot dieselfde negatiewe gevolge lei as om tydsones te verander. Hoe meer en meer konsekwent jy die regime volg, hoe beter sal jou liggaam jou hiermee help.

Derdens - met die toepassing van die kennis wat verkry is uit wetenskaplike navorsing - word die data oor voeding, slaap en oefening hieronder uiteengesit. Baie van die lewenstylveranderinge wat navorsing getoon het, behels veranderinge in eetgewoontes – byvoorbeeld om’n slegte idee voor slaaptyd te eet. Dit is belaai met negatiewe gesondheidsgevolge. Eet klein maaltye vroeg en laat in die dag, wat maklik genoeg is om te probeer. Dieselfde geld vir slaap - jy moet die regime volg en ten minste 7-8 uur slaap. In die ergste geval sal jy uitgerus voel, en op sy beste sal jy jou vooruitsigte op 'n gesonde lewe verbeter.

Die belangrikste ding: slaap, kos en sport is die basis van 'n gesonde leefstyl.

DROOM

Die belangrikste ding wat jy kan doen, is om 'n konsekwente slaap- en wakkerskedule te handhaaf en genoeg slaap te kry - 7-9 uur slaap word as normaal beskou vir 'n volwassene. Navorsingsbevindinge oor slaaptekort en slaapstoornisse dui daarop dat slaaptekort en slaapstoornisse stemming, konsentrasie negatief beïnvloed en met chroniese siekte geassosieer word. Wat meer is, sommige wetenskaplikes spekuleer dat sirkadiese wanverhouding wat veroorsaak word deur sosiale jetlag wydverspreid in die Westerse samelewing kan wees en kan bydra tot gesondheidsprobleme.

So hoe laat moet jy gaan slaap? Tipies begin die liggaam om 21:00 melatonien produseer. Dit is 'n sein - jy moet alles klaarmaak en gaan rus. Die afskeiding van melatonien eindig omstreeks 7:30 in die oggend, en gedurende die dag is melatonien feitlik nie teenwoordig in die liggaam nie. Om persoonlike voorkeure aan te pas op grond van jou natuurlike neigings is die sleutel om slaapstoornisse (soos wakker word tydens slaap) te vermy en optimale gesondheid te handhaaf.

En uiteindelik, lig. Die siklus van dag en nag is nie die enigste faktor wat die menslike liggaam beïnvloed nie, aangesien ons voortdurend met kunsmatige beligting gekonfronteer word, en tog speel dit 'n primêre rol. Om vroeg in die dag genoeg natuurlike lig te kry en onnatuurlike beligting (soos blou lig van 'n slimfoonskerm) in die aande te vermy, help om jou sirkadiese ritmes gesond te hou.

Sleutelpunte: Kry genoeg slaap en maak seker jou slaap- en wakkertyd bly sewe dae per week dieselfde. As jy nie slaap nie, begin dadelik om jou regime te herstel, anders loop jy die risiko om jou gesondheid op lang termyn in gevaar te stel.

VOEDING

Oor die algemeen toon navorsing dat die eet van hoë-kalorie kos die beste in die oggend is. Probeer om jou aandete lank voor jy gaan slaap en minder kalorieë te eet. As jy alles omstreeks 18:00 of 19:00 gedoen kan kry en jou liggaam 12-14 uur kan gee om te rus, sal jy korttermyn- en langtermyn gesondheidsvoordele sien.

Deels is die feit dat jou lewer se interne horlosie nie snags werk nie. Die lewer hou op om ensieme te produseer om kalorieë in energie om te skakel; in plaas daarvan produseer dit ensieme om energie te stoor. As jy baie eet voor jy gaan slaap, word jou lewer gedwing om oortyd te werk en jy spaar uiteindelik meer energie as wat jy verbruik.

Nog 'n belangrike besluit wat jy kan neem (behalwe om gesond te eet) is om jou daaglikse maaltyd te bepaal. Terwyl data nog beperk is, dui dierestudies en Dr. Panda se werk daarop dat "tydbeperkte eet" 'n maklike en potensieel voordelige lewenstylverandering is. Die optimale oplossing hang af van jou doelwit. Maar as die doel is om jou algemene gesondheid te verbeter, dan is dit beter om by 8-9 uur te begin. Maar, in terme van langtermyn-nakoming, kan dit raadsaam wees om by 10-12 uur te begin.

Sleutelpunt: Eet meer gedurende die dag, nie voor slaaptyd nie. Om jou gesondheid te verbeter, begin om 10-12 uur te eet.

SPORT

Terwyl sommige studies toon dat anaërobiese prestasie 'n hoogtepunt bereik in die middag, is daar geen konsensus onder kenners oor die verband tussen sirkadiese ritmes en oefening nie - met die uitsondering van die teenwoordigheid van 'n molekulêre horlosie in skeletspier.

En, net soos die uitwerking van beligting en etenstye, speel oefentydsberekening ook 'n belangrike rol in die handhawing van gesonde sirkadiese ritmes.

Die belangrikste ding: oefen gereeld en laat anaërobiese aktiwiteit vir die middag.

AFSLUITING

Navorsing oor hoe sirkadiese ritmes werk, is redelik eenvoudig."Jou interne horlosie is ontwerp om energie gedurende die dag te verbrand en energie gedurende die nag te herstel," sê Y. Hoe beter die tydsberekening, hoe minder slytasie op die sirkadiese horlosie. Alhoewel die interne klok stabiel is, kan konsekwente ontwrigting van die regime tot langtermyn gesondheidsprobleme lei.

“As ons jonk is, kan die liggaam baie hanteer,” sê Yu. “Maar dit beteken nie alles is oukei nie. Dit is soos brandstofverbruik: jy spandeer te veel energie aan aritmiese aktiwiteite, wat in die toekoms tot probleme met die funksionering van sirkadiese ritmes sal lei.”

Jy sal nie jou lewe met vyf jaar verkort deur laat te eet nie, maar daar is toegewyde ure in jou liggaam om jou gesondheid te beskerm en ontwrigting van jou fisiologie te verminder. Wees vriendelik en bedagsaam teenoor jouself en jy sal die resultaat sien.