Что такое биологические часы и как они работают

Человек склонен искать объяснения своим чувствам и поступкам в разных проявлениях внешних влияний. Одними из факторов, о которых часто вспоминают, являются разные циклические события, в том числе суточные и сезонные смены освещения, лунный цикл.

Поначалу человечество формировало некоторые мистические законы, пыталось упорядочить информацию о влиянии небесных объектов в форме астрологии и подобных учений. Позже, когда наука уже сформировалась в современном виде, большинство озвучиваемых ранее причинно-следственных связей перешли в разряд мифов. Однако некоторые закономерности удалось доказать с помощью современных методов.

Хронобиология вместо астрологии

Так в определенный момент сформировалась наука хронобиология. Она изучает роль времени и разных циклов в жизнедеятельности живых организмов. Ученым удалось показать наличие в живых организмах неких структур – биологических часов, которые регулируют функционирование как отдельных клеток и органов, так и целого организма в контексте времени.

Хронобиология изучает роль времени и разных циклов в жизнедеятельности живых организмов.

Интересно, что подобные часовые механизмы присутствуют не только у человека, но и у растений, и даже у достаточно примитивных червей. Предполагается, что первый био-хронометр сформировался ещё на молекулярном уровне для защиты ДНК от ультрафиолета (который может привести к фотоповреждению этой молекулы), поэтому её репликация (удвоение) происходило ночью.

Более того, внутренние часы отслеживают не только так называемые циркадные ритмы – суточные, во многом привязанные к солнцу и сменам дня и ночи, но и сезонные, годовые (циркануальные), а также и лунные (также подразделяющиеся на суточные циркалунарные и цикличные лунно-месячные).

Дополнительно выделяют циркатидальные ритмы – привязанные к приливам и отливам и характерные для организмов, чья жизнедеятельность связана с морем.

«Часовой механизм» в головном мозге

У человека главный «часовой механизм» находится в головном мозге. Если точнее – в супрахиазматическом ядре (СХЯ) гипоталамуса. На клеточном уровне присутствуют свои «контролеры времени» –  гены Clock, Bmal1, Csnk1, Cry, Per, CHRONO. Они способны влиять на экспрессию других генов, включая или выключая разные процессы. Таким образом, ряд органов имеет собственную ритмику, особенно выраженную у сердца, желез внутренней секреции, желудочно-кишечного тракта.

Внутренняя ритмика особенно выражена у сердца, желез внутренней секреции, желудочно-кишечного тракта.

Интересно, что «цирка» в словах циркадный, циркануальный и т.д. означает «приблизительно», «около». Это указывает на некоторые индивидуальные отличия в таких ритмах. Эти отличия в индивидуальном восприятии длины суток (которая может чьими-то внутренними часами восприниматься, например, как 23,5 часов, а для кого-то будет равна 24,3 часа) позволяют обосновать вероятность отличий внутренних режимов у «сов» и «жаворонков». Именно суточные ритмы являются самыми изученными и известными.

 
Зачем изучать внутренние ритмы

Знания о внутренней ритмике позволяют не только лучше изучить функционирование организма, но и улучшить эффективность ряда профилактических и терапевтических процедур.

Уже хорошо изучены изменения концентраций некоторых гормонов в крови в разное время: этот факт учитывается при разборе результатов анализов. Кроме того, оказалось, что такие опасные патологии как острый инфаркт миокарда чаще всего проявляются утром, в течение нескольких часов после пробуждения, а некоторые формы эпилептических припадков – в послеобеденное время и ранним вечером. Известно также, что приступы астмы суровее всего ночью. Отдельный интерес вызывает способность раковых клеток по-разному реагировать на химиотерапию в разное время суток, однако эта тема всё ещё активно изучается.

Острый инфаркт миокарда чаще всего проявляются в утром, некоторые формы эпилептических припадков – после обеда и ранним вечером, а приступа астмы суровее всего ночью.

Сезонным изменениям подвергается, например, качество сперматозоидов (это показано в недавних турецких и итальянских исследованиях). Активно изучается влияние смены сезонов, а также годовая ритмика в психиатрии. Очень интересны и последние исследования по оценке качества образцов пуповинной крови, собранных в разное время время суток и года. Предполагается, что существуют некие циклы гемопоэза, влияющие на количество гемопоэтических стволовых клеток в костном мозге и пуповинной крови.

Показано, что нарушения в работе биологических часов и насильственные попытки изменить свои внутренние ритмы приводят к множеству нейроэндокринных нарушений.

Хронобиологи стараются понять как можно больше закономерностей в работе органов в рамках суточных, месячных и годовых циклов, так как понимание этих закономерностей позволит повысить контроль над работой нашего тела и предотвратить потенциальные неприятности.

Стоит заметить, что хоть хронобиология и пользуется термином «биоритмы», но всё же их не надо путать с некоторыми спекулятивными рассуждениями о «физических», «эмоциональных» и «интеллектуальных» ритмах, которые были ещё недавно очень популярны, но в больших статистически корректных экспериментах не подтвердились.

Вопросы, ответы, комментарии