Kronobiologija – život u ciklusima

Os uma

by Barbara

Postoje veliki ciklusi poput gotovo nedokučive skale vremena tijekom koje se temperatura planeta mijenja. A postoje i mali ciklusi – dnevni ciklusi svijetla i mraka, sezonski ciklusi koji naše vrijeme mijenjaju od toplog do hladnog i obratno, te čak i mjesečni ciklusi koji pokreću menstruaciju žene.

Neki će tvrditi da naša povećana sofisticiranost i kompleksnost modernog života znače da na ljude više ne utječu ti ciklusi. Na kraju krajeva, noću možemo uključiti električnu rasvjetu kako bismo odagnali tamu.

Žene danas mogu uzeti oralne kontraceptive koji zamjenjuju njihove prirodne mjesečne cikluse s onim „prikladnijim“ koje je napravio čovjek. Imamo kuće, urede i škole koji nas štite od ekstremnog i hirovitog sezonskog vremena. Intervencije, poput ove, nam pružaju iluziju da smo mi arhitekti svoje okoline i da više nismo robovi prirodnih ciklusa.

No, ipak, biološki se ciklusi u životinjskom carstvu pojavljuju u rasponu od minuta do godina. Ti se ciklusi otkrivaju u hibernaciji, ponašanju pri parenju, temperaturi tijela, krvnom tlaku i velikom broju drugih fizioloških procesa. Sva su živa bića vezana uz te cikluse.

Svaki ciklus ima svoj vlastiti, jedinstveni ritam, no ipak, svaki od njih je također usklađen s mnogim drugima; na primjer, naša je temperatura tijela usklađena s našim ciklusom budnog stanja i spavanja. Neki su od tih ritmova – kao što je stopa rada srca i menstrualni ciklusi – kontrolirani internim, obično hormonalnim, čimbenicima. Ti se ritmovi nazivaju endogenima jer proizlaze iz ljudskog tijela.

Razni vanjski čimbenici također reguliraju ritmove našeg tijela; naš odgovor na svijetlo i mrak su dobar primjer. Ovi se ritmovi nazivaju egzogenima jer proizlaze iz našeg okruženja. Nedavna istraživanja ukazuju da ti vanjski čimbenici imaju snažniji utjecaj i da bi oni čak mogli biti organizacijska sila koja se nalazi iza naših endogenih ciklusa.

Egzogeni okidači su također poznati pod nazivom „zeitgeberi“ (njemački: „davatelji vremena“). Uobičajeni zeitgeberi uključuju sunčevu svjetlost, buku, društvenu interakciju i konvencije kao što je vrijeme obroka, te uređaje koje je napravio čovjek, primjerice, budilice.

Ritmovi koji pokazuju cikličke promjene na dnevnoj (ili manjoj) osnovi su poznati kao cirkadijski ritmovi. Ovi se ciklusi kreću po dvadesetčetverosatnom ritmu i vjerojatno su jedni od najpoznatijih prirodnih ciklusa. Oni su očiti u svemu oko nas. Biljke otvaraju i zatvaraju svoje latice sa suncem. Aktivnosti vezane uz fotosintezu sinkroniziraju otpuštanje mirisa i peludi ovisno o dobu dana. Životinje u divljini slijede predvidljive dnevne cikluse buđenja, lova, hranjenja i odmaranja.

Kod ljudi je ciklus spavanja i budnog vremena najočitiji i opsežno proučavan cirkadijski ritam. Pri regularnim svakodnevnim intervalima, tijelo ima tendenciju da postane gladno, umorno, aktivno, neraspoloženo ili energično. Tjelesna temperatura, otkucaji srca, krvni tlak i protok urina ritmički cirkuliraju tijekom dana.

Razine mnogih hormona, kao što su ACTH-kortizol, hormon koji stimulira štitnu žlijezdu (TSH) i hormon rasta (GH) također rastu i padaju tijekom ovog predvidljivog, dnevnog ritmičkog uzorka djelomično iniciranog i upravljanog izlaganjem suncu i tami.

Ti dnevni ciklusi mogu raditi u našu korist. Aerobna će vježba biti najkorisnija između 16 i 19 sati kada su naše srce i pluća najjači i kada je metabolizam na najvišoj razini. Uzimanje određenih lijekova u pravo vrijeme tjelesnog ciklusa ih može učiniti učinkovitijima.

No, većina ljudi ima tendenciju ignoriranja zamršenosti i zahtjeva svojih cirkadijskih ciklusa. Život u modernom svijetu od mnogih zahtjeva rad noću i spavanje danju. Čak i kada smo očito umorni, imamo tendenciju ostajanja budnima zbog posla ili zabave. Ukoliko tijekom poslijepodnevnih sati osjetimo pad energije, često to rješavamo posezanjem za kavom ili drugim stimulansima umjesto da na to odgovorimo odmorom.

Budni smo kada bismo trebali spavati, odmaramo kada bismo trebali biti budni pa stoga nije čudno da naša tijela često razviju simptome koji indiciraju da sustav nije sinkroniziran. Inertnost i pospanost su najtipičniji znaci, ali probavne smetnje, glavobolje, depresivan osjećaj, loša memorija i nedostatak koordinacije su također uobičajeni.

home_collage_nowords

Putovanje kroz vremenske zone može stvoriti vrlo specifičan tip desinkronizacije između našeg unutarnjeg sata i prevladavajućih ciklusa svijetla i tame. Poznat kao „jet lag“, njegovi simptomi također mogu signalizirati da nismo sinkronizirani s vrtnjom zemlje.

Naš se planet vrti od zapada prema istoku, a to je pravac vrtnje u kojem smo evoluirali. Let suprotan vrtnji zemlje – od istoka ka zapadu – općenito rezultira većim narušavanjem cirkadijskog ritma jer od tijela zahtjeva da odgodi otpuštanje melatonina koji pokreće spavanje, a to se obično postiže izlaganjem jakoj svjetlosti i ostalim vanjskim znacima čak i kada je osoba iscrpljena i treba ići u krevet. Prema pravilu, potreban je jedan dan prilagodbe svakoj jednosatnoj vremenskoj zoni koja se prijeđe tijekom leta.

Međunarodno putovanje nije jedina stvar koja nas čini nesinkroniziranima. Nepravovremene konvencije, kao što su vrijeme posla ili početak nastave također utječu, a nedavni dokazi ukazuju da bi to moglo imati i zaglupljujući utjecaj na djecu.

Naša potreba za spavanjem varira ovisno o dobi, a tinejdžerima je potrebno više sna nego odraslima kako bi podržali ogromne promjene i rast koji se odvijaju u njihovim tijelima. Vjeruje se da je tinejdžerima potrebno oko 9 ½ sati noćnog sna kako bi ostali zdravi, no to je količina koju je teško postići. Jedan od razloga je taj što je otpuštanje melatonina kod tinejdžera odgođeno (drugim riječima, odvija se kasno noću). Iz tog se razloga tinejdžeri obično osjećaju budnima noću i pospanima ujutro.

Normalna fiziologija tinejdžera uz rano ustajanje za školu može značiti da oni akumuliraju oko tri sata noćnog sna. U SAD-u, gdje škola počinje ranije nego u drugim zemljama, ignoriranje te činjenice ima utjecaj na obrazovni napredak učenika. U knjizi „Obećanje sna“, autora Williama Dementa se napominje da kada se vrijeme početka nastave promijenilo s 7:20 sati na 8:30 u jednoj američkoj državi, to je rezultiralo boljim rezultatima na testovima i manjim problemima u ponašanju.

Unutar 24-satnog ciklusa se nalazi kraći, 12-satni ciklus. Dobar je primjer ovoga uobičajeno iskustvo „pada nakon ručka“ (PLD). Dok vrijeme i intenzitet PLD-a mogu varirati od osobe do osobe, većina nas to osjeti u određenoj mjeri tijekom svakog dana. PLD može biti uzrokovan ili pogoršan neprikladnim izborom hrane (kao što je hrana visokog glikemijskog indeksa), ali postoji dokaz da PLD nije samo prehrambeni fenomen. EEG signali mozga odašiljani tijekom PLD-a su vrlo slični onima koji se odašilju tijekom REM sna, a to je neke osobe navelo da špekuliraju o tome da je PLD 12-satna ili cirkasemidijska fluktuacija u našem ciklusu spavanja i budnog stanja.

Unutar svakog cirkadijskog ritma se nalazi mnogo kraći ultradijalni ritam koji traje otprilike 90 minuta. Tijekom dana prolazimo kroz mnoge ultradijalne uspone i padove koje možemo iskusiti kao promjene raspoloženja, susretljivost, budnost i performanse.

Neki od ultradijalnih ritmova su previše suptilni da bismo ih primijetili. Dermatološke studije pokazuju da naša koža prolazi kroz mnoge cikličke promjene tijekom dana.

Ostali se ultradijalni ritmovi jednostavno ignoriraju jer živimo živote ubrzanog tempa. Međutim, dok spavamo, oni su prilično izraženi. Tijekom noći (ili kad god spavamo) naša tijela prolaze kroz 90-minutni ciklus koji uključuje REM (brzo kretanje oka ili san), spavanje i ne-REM (duboko) razdoblje spavanja. Remećenje tih REM ciklusa može dovesti do nesanice, umora, gubitka koncentracije i pamćenja, te poremećaja raspoloženja.

seven-days

Uz cirkadijske ritmove, ljudsko je tijelo predmet niza ostalih bioloških ciklusa različitih frekvencija.

Postoje, na primjer, cirkaseptalni ili tjedni ritmovi. Neki liječnici vjeruju da pacijenti koji su imali transplantaciju organa doživljavaju odbacivanje 7, 14 i 21 dan nakon operacije i da se to reflektira određenim cirkaseptalnim mehanizmom kojeg još ne shvaćamo u potpunosti.

Sugerira se da takve reakcije mogu biti vezane uz geomagnetsku aktivnost koja također slijedi tjedne, pa čak i polutjedne cikluse. Neka su istraživanja pokazala da postoje izraziti tjedni ritmovi u neonatalnom krvnom tlaku i srčanom ritmu što ukazuje da ljudi „prate“ planetarni puls od trenutka svojeg rođenja.

Infradijalni ciklusi traju oko 28-30 dana. Najočitiji je menstrualni ciklus sa svojim cikličkim fluktuacijama estrogena i progesterona. Postoje dokazi da je sinkroniziranje skrininga raka dojke i operacije istoga s ovim ciklusom važno i zbog preciznog otkrivanja kao i tijeka bolesti.

Sada nam je poznato da je mamografija preciznija kada se provodi unutar dva tjedna nakon početka mjesečnice. Duže čekanje od ovog znači da se povećavaju razine estrogena i progesterona koji uzrokuju zadržavanje tekućine i pokreću rast stanica dojki, a to može zasjeniti čitanja.

Ostali dokazi ukazuju da će žena kojoj je potrebna operacija raka dojke, imati veću šansu preživljavanja tijekom narednih deset godina ako je operacija provedena tijekom trećeg tjedna njezinog menstruacijskog ciklusa. Nije jasno zbog čega, ali jedna teorija predstavlja da su razine progesterona na najvišoj razini za što se čini da poboljšava imunološki sustav i sprječava širenje kancerogenih stanica.

Drugi, otprilike mjesečni, ciklus je cirkalunarni ciklus. Kod nekih žena njihova mjesečna menstruacija također prati ovaj mjesečev ciklus iako su mišljenja podijeljena o tome bi li se menstrualni ciklus, u nedostatku modernih poremećaja, prirodno sinkronizirao s normalnim mjesečevim ciklusom.

Također postoji i cirkanualni ciklus. U prirodnom se svijetu ovaj ciklus sam otkriva kroz sezonske promjene na biljkama i pri ponašanju životinja.

Čini se da neke sezonske promjene – kao što je sezonski afektivni poremećaj (SAD ili zimska depresija – ovise o duljini dana. Ljudi, poput ostalih životinja, luče melatonin isključivo noću. Ovo se lučenje ometa kada smo izloženi svjetlosti tijekom noćnog razdoblja kao i kada je riječ o uranku. Naši mozgovi ne detektiraju samo svijetlost i mrak nego i promjene u relativnoj dužini dana i noći te shodno tome čini proporcionalne prilagodbe u duljini vremena izlučivanja melatonina tijekom noći.

Istraživači vjeruju da se proizvodnja melatonina povećava zimi što dovodi do povećane potrebe za snom i smanjenju želje za interakcijom s ostalima. Razine melatonina se općenito smanjuju s godinama, ali starije osobe doživljavaju sezonske promjene i kod tih osoba bi se SAD mogla pogoršati s godinama. Prirodna ili umjetna sunčeva svjetlost, osobito rano ujutro, potiskuje proizvodnju melatonina čime se poboljšava mentalno zdravlje.

Godišnje je cikluse teže i skuplje proučavati od kraćih cirkadijskih ciklusa, no istraživanja u tom polju su otkrila sezonske fluktuacije u drugim hormonima.

Primjerice, postoji dokaz da žene koje boluju od raka dojke u usporedbi s zdravima imaju padove pri godišnjoj fluktuaciji hormona prolaktina.

U drugoj studiji „kromatike raka“ su na Kanalskim otocima uzeti uzorci krvi u različitim dobima godine, a žene su promatrane kako bi se vidjelo kod kojih će se razviti rak dojke. Zdrave su žene pokazale godišnji ciklus u lučenu prolaktina kao i TSH hormona kojeg nije bilo kod onih kod kojih se razvijao rak dojke.

Razumijevanje naših osnovnih ritmova može poboljšati naše zdravlje na neočekivane načine. Polje kronomedicine istražuje interakciju među bioloških ritmova, medicine i lijekova.

Prema Franzu Halbergu, američkom biologu sa Sveučilišta Minnesota, a koji je skovao frazu „kronobiologija“ i „cirkadijski“ (circa-oko, otprilike i dia-dan) i kojeg se smatra ocem kronobiologije: „Dugačak popis lijekova se može tolerirati bez očitih učinaka, ali 12 sati ranije ili kasnije ista doza može ubiti većinu životinja koje su mu izložene.“

Studije su pokazale da nesteroidni i protuupalni lijekovi (NSAID) mogu prouzročiti značajno manju štetu sluznici želuca ukoliko se uzimaju kasno navečer umjesto ujutro. U jednoj je studiji kod osoba s osteoartritisom incidencija nuspojava prepolovljena kada su NSAIDi uzimani noću umjesto ujutro, a postoje i dokazi da se jutarnja bol također može kontrolirati noćnim uzimanjem NSAIDa.

Učestalost i intenzitet simptoma kod artritičnih bolesti kao što su reumatoidni artritis, osteoartritis, ankilozantni spondilitis i giht također pokazuju duboke cirkadijske ritmove. Kod osoba koje boluju od reumatoidnog artritisa je ozbiljnost bolnih oteklina i ukočenost veća u jutarnjim satima dok osobe koje boluju od osteoartritisa doživljavaju veću bol noću.

Slično tome, žgaravica i čirevi su često pogoršani noću. Istraživanje pokazuje da je sekrecija želučane kiseline 2-3 puta veća između 22 i 2 sata nego tijekom dana i da su ta noćna povećanja rezultat cirkadijskog ritma proizvodnje želučane kiseline. Usklađivanje lijekova protiv žgaravice ili čira s noćnim dobom dana njih čini učinkovitijima.

Hormoni rasta mogu uspješno stimulirati staničnu podjelu ako se uzimaju u određeno doba dana i nemaju učinka tijekom nekog drugog doba dana. Antibiotici, koji ubijaju samo bakterije u rastu, najbolje djeluju ako se uzimaju u skladu s ciklusima bakterijskog rasta.

Osobe alkoholičari pokazuju dramatične poremećaje cirkadijskih ritmova koji mogu doprinijeti održavanju prekomjerne konzumacije pića što stvara začarani krug. Dok kliničke studije ne mogu ustanoviti izravne kauzalne mehanizme, nedavni su eksperimenti na životinjama otkrili dvosmjerne interakcije između cirkadijskog ritma i unosa etanola što ukazuje da su kronobiološke smetnje viđene kod ljudi alkoholičara djelomično posredovane promjenama u cirkadijskoj funkciji.

Novi napredak u kronomedicini se odvija cijelo vrijem kroz liječenje astme i kardiovaskularnih problema i usklađivanju vremena operacije raka dojke što sve pokazuje korist od sinkronizacije s cirkadijskim ritmovima. U Kini je 2005.g provedeno istraživanje nad 240 pacijenata s virusnim miokarditisom (VM) kako bi se istražila cirkadijska distribucija prijevremenih ventrikularnih kontrakcija. Zaključeno je da se teorija kronomedicine može koristiti pri vođenju liječenja temeljenog na diferencijaciji sindroma.

I dok neke osobe mogu ostati skeptične u vezi naše duboke povezanosti s planetarnim, pa čak i kozmičkim ciklusima, poanta je da ako ljudi ne reagiraju na te cikluse, bit će jedina živa bića na ovom planetu koja to ne čine.

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s