Ceasul biologic – reglarea fina a corpului

Stiti senzatia de oboseala dupa un zbor lung catre un alt oras sau o alta tara? Ati experimentat insomnie dupa diferenta de fus orar? Sau poate lucrati noaptea si ati incetat de mult sa faceti distinctia dintre zi si noapte in manifestarea lor clasica?

Toate acestea sunt o consecinta a unei defectiuni a ceasului biologic – mecanismul nostru intern responsabil pentru un numar imens de setari si functii. Acesta este cel care decide cum ne vom simti dimineata, cat timp vom sta in pat incercand sa adormim si in ce stare se va afla psihicul nostru, sistemul endocrin, imunitar si alte sisteme vitale.

Dupa cum probabil ati ghicit corect, acest articol se va concentra in mod special pe ceasul biologic si efectul acestuia asupra vietii noastre cotidiene.

Ceasul biologic si reglarea fina a corpului
Ceasul biologic – Zi si noapte

Ce este ceasul biologic si cum functioneaza ritmurile circadiene

Aproape fiecare tesut si organ contine un ceas intern, care este alcatuit din molecule specifice (proteine) care interactioneaza cu celulele din tot corpul. Ceasul biologic este un grup de molecule care comunica intre ele si are un impact direct asupra energiei, sanatatii si starii generale a unei persoane, regland ciclul ritmurilor biologice si circadiene.

Ritmurile biologice (sau bioritmurile) sunt modificari repetitive in natura si intensitatea proceselor biologice ale corpului cu o anumita frecventa. Bioritmurile sunt inerente tuturor materiei vii si reprezinta un proces fundamental in natura vie. Ritmurile circadiene sunt modificari fizice, mentale si comportamentale care urmeaza un ciclu de 24 de ore. Aceste procese naturale reactioneaza in primul rand la lumina si intuneric si afecteaza majoritatea fiintelor vii, inclusiv animale, plante si chiar microbi. Poate cel mai popular si ilustrativ exemplu al modului in care functioneaza ritmurile circadiene este ciclul trezirii in timpul zilei si al somnului noaptea.

Cercetatorii au identificat gene similare la oameni, muste, soareci, plante, ciuperci si alte cateva organisme care alcatuiesc componentele moleculare ale ceasurilor biologice. Aceasta similitudine permite oamenilor de stiinta sa traga concluzii importante despre bioritmurile umane prin studierea acestor organisme. Studiul ceasului biologic este cronobiologia.

Ceasul care controleaza ritmurile biologice este alcatuit dintr-un grup de celule nervoase din creier numit nucleul suprachiasmatic sau SCN. Nucleul suprachiasmatic contine aproximativ 20.000 de neuroni si este situat in hipotalamus, o regiune a creierului chiar deasupra intersectiei nervilor optici din ochi. Cand lumina loveste retina in fiecare dimineata, nervii specializati trimit semnale catre SCN, care la randul sau controleaza ciclul de productie al multor substante biologic active. SCN stimuleaza o zona din apropiere a creierului numita glanda pineala.

Conform instructiunilor SCN, aceasta glanda elibereaza ritmic melatonina, asa-numitul hormon al somnului. Pe masura ce ziua se transforma in noapte, glanda incepe treptat sa produca mai mult hormon al somnului. Cand nivelul hormonului din sange creste, exista o scadere moderata a temperaturii corpului si o tendinta crescuta de somn.

Lumina puternica absorbita de retina in timpul zilei ajuta la sincronizarea ritmurilor activitatii genelor ceasului cu ciclul de mediu predominant. Expunerea la lumina puternica pe timp de noapte reseteaza ritmurile circadiene, modificand dramatic actiunile anumitor ceasuri si gene. In ciuda faptului ca lumina „reajusteaza” ceasul biologic al unei persoane in fiecare zi, ritmurile circadiene continua sa functioneze chiar si la persoanele private de lumina, indicand faptul ca activitatea SCN este innascuta.

Pentru oameni, unele dintre cele mai importante gene din acest proces sunt genele Period si Cryptochrome. Aceste gene codifica proteinele care se acumuleaza in nucleul celulei noaptea si scad in timpul zilei. Studiile privind mustele fructelor arata ca aceste proteine ajuta la activarea sentimentelor de veghe, vigilenta si somnolenta.

De ce este important sa ne asiguram ca ceasul biologic functioneaza corect?

Ceasul biologic al unei persoane este un mecanism vital care determina cat de mult si cat de bine isi va trai viata. Cand este dezactivat, cele mai importante functii ale corpului sau sunt afectate. Incalcarea ritmului biologic creste riscul de cancer, obezitate, boli de inima, diabet, hipertensiune arteriala, anxietate, depresie si obiceiuri proaste.

Simptomele unei defectiuni ale ceasului biologic pot include:

  • probleme digestive;
  • aparitia dependentei alimentare;
  • scaderea performantei fizice si mentale;
  • tulburari de dispozitie (anxietate, depresie, iritabilitate);
  • oboseala;
  • esecul fondului hormonal;
  • modificare nerezonabila a temperaturii corpului;
  • probleme de somn (dificultati de adormire sau de trezire).

Un ritm biologic sanatos avantajeaza intregul corp. De aceea, este logic sa se acorde prioritate aderarii la un program regulat.

Cea mai mare influenta a ritmurilor circadiene se afla asupra somnului unei persoane. Acest lucru se datoreaza faptului ca SCN controleaza productia hormonului melatonina, care provoaca somnolenta. Nervii optici umani prin canalele de perceptie transmit informatii creierului despre cantitatea de lumina care intra. In conditii de lumina slaba, SCN ii spune creierului sa produca mai multa melatonina pentru a pregati corpul pentru somn.

De aceea oamenii de stiinta care studiaza problemele ritmurilor biologice recomanda abandonarea utilizarii gadgeturilor si a iluminatului artificial cu cateva ore inainte de odihna in timpul unei unei nopti. In acelasi timp, este recomandat sa dormiti in intuneric complet.

Ceasul biologic al organismului afecteaza vigilenta, concentrarea, foamea, metabolismul, fertilitatea, dispozitia si alte conditii fiziologice. Din acest motiv, disfunctia ceasului tinde sa declanseze o varietate de tulburari, inclusiv insomnie, diabet si depresie.

Rezultatul administrarii medicamentelor depinde si de ceasul biologic. Studiile au aratat ca unele medicamente sunt mai eficiente atunci cand sunt luate devreme in timpul zilei.

Studii despre ritmurile circadiene si ceasul biologic

La inceputul anilor 1960, Jurgen Aschoff, profesor la Institutul german Max Planck pentru fiziologie comportamentala din Seewizen, a efectuat un studiu cu colegii sai. Oamenii de stiinta au descoperit ca voluntarii care locuiau intr-un buncar izolat fara lumina naturala, ceas sau alte indicii de timp au mentinut totusi un ciclu de somn-veghe relativ normal.

Alti oameni de stiinta de la Universitatea Harvard, Charles Chaisler si Richard Cronauer, au stabilit ca ritmul biologic al unei persoane este de fapt mai aproape de 24 de ore, mai exact de 24,18 ore. Cercetatorii au studiat comportamentul a 24 de barbati si femei (dintre care 11 aveau 20 de ani si 13 in 60 de ani) care au trait mai mult de trei saptamani intr-un mediu fara alte indicii de timp decat un ciclu slab de lumina si intuneric. Recreand artificial ziua si noaptea, ciclul zilei a fost prelungit cu 4 ore si acum a fost de 28 de ore. Oamenii de stiinta au masurat temperatura centrala a participantilor, precum si concentratiile sanguine de melatonina si cortizol (un hormon al stresului). In mod normal, toti cei trei indicatori scad seara sau noaptea. Cercetatorii au observat ca, desi zilele subiectilor au crescut anormal cu patru ore, temperatura corpului, nivelurile de melatonina si cortizol au continuat sa functioneze in functie de propriul ceas circadian intern de 24 de ore.

Oamenii de stiinta au remarcat, de asemenea, ca varsta nu afecteaza activitatea ceasului biologic: spre deosebire de rezultatele studiilor anterioare, care sugereaza ca imbatranirea perturba ritmurile circadiene, fluctuatiile temperaturii corpului si hormonii la varstnici in studiul de la Harvard au fost la fel de regulate ca si la grupul de tineri.

Pe cat de informative au fost studiile despre buncar, totusi oamenii de stiinta au trebuit sa apeleze la mustele fructelor pentru a studia genele care stau la baza ceasului biologic. Faptul este ca mustele sunt ideale pentru cercetarea genetica, deoarece au o durata scurta de viata si sunt destul de mici. Acest lucru, la randul sau, inseamna ca cercetatorii pot sa reproduca mii de indivizi in laborator pana cand apar mutatii interesante.

Pentru a accelera acest proces, oamenii de stiinta expun de obicei mustele la substante chimice cauzatoare de mutatii numite mutageni. Primele mutatii la muste care au prezentat ritmuri biologice modificate au fost identificate la inceputul anilor 1970 de Ron Konopka si Seymour Benzer, oameni de stiinta de la Institutul de Tehnologie din California. Cercetatorii au hranit mutagenul cu mai multe muste de fructe si apoi au urmarit miscarea celor 2.000 de descendenti. Majoritatea mustelor aveau un ritm circadian normal de 24 de ore: insectele erau active timp de aproximativ 12 ore pe zi si se odihneau pentru cele 12 ore ramase. Dar trei muste au avut mutatii care au perturbat acest model. Intr-una dintre ele, ciclul a fost de 19 ore, in a doua – 28, iar in a treia musca, nu s-a observat deloc un ritm circadian, s-a odihnit si a devenit activa, aparent intr-o ordine arbitrara.

In 2017, cercetatorii Jeffrey Hall, Michael Rosbash si Michael W. Young au primit Premiul Nobel pentru cercetarile lor despre ritmurile circadiene. Studiind mustele fructelor, a caror structura genetica este foarte asemanatoare cu cea a oamenilor, au izolat o gena care ajuta la controlul ceasului biologic al corpului. Oamenii de stiinta au descoperit ca aceasta gena produce o proteina care se acumuleaza in celule peste noapte si apoi se descompune in timpul zilei. Acest proces poate afecta cat de brusc functioneaza creierul uman in timpul somnului.

Majoritatea cercetarilor asupra ceasurilor biologice animale s-au concentrat asupra creierului, dar nu este singurul organ care observa ritmul zilei si al noptii. Neurologul Jadwiga Giebultowicz de la Universitatea de Stat din Oregon a izolat proteinele PER si TIM – componente cheie ale ceasului biologic – in rinichi. De asemenea, a observat ca proteinele sunt fabricate in conformitate cu ciclul circadian, crescand concentratia lor noaptea si scazand-o in timpul zilei. De asemenea, este interesant faptul ca ciclul a persistat chiar si la mustele decapitate.

O echipa de oameni de stiinta condusa de profesorul Steve Kay de la Scripps Research Institute a gasit dovezi ale unui ceas biologic in aripi, picioare, gura si antene ale mustelor fructelor. Kay si colegii sai au aratat ca fiecare tesut din corpul unei insecte poarta un ceas independent sensibil la lumina care continua sa functioneze si sa raspunda la lumina chiar si atunci cand se separa de insecta.

Oamenii de stiinta obtin date despre ritmurile circadiene de la mai mult decat oameni si muste. Ei trag un numar mare de concluzii prin observarea sobolanilor si soarecilor de laborator. De exemplu, Uely Schibler de la Universitatea din Geneva in 1998 a dezvaluit ca genele din celulele tesutului conjunctiv de sobolan, numite fibroblaste, sunt active in conformitate cu ciclul sau circadian.

La Institutul National de Stiinte Medicale Generale (NIGMS), neurologul Mike Sesma urmareste studiile stiintifice ale ceasului corpului uman in laboratoarele din intreaga tara. Pe baza datelor obtinute, omul de stiinta a facut urmatoarele concluzii ca ceasul intern:

  1. Este foarte complex si amenajat delicat.
  2. Acesta este prezent in fiecare organism, de la alge la oameni.
  3. Lucreaza independent de perioada de veghe sau somn.
  4. Acesta afecteaza aproape toate procesele interne ale corpului.

Cercetatorii care efectueaza aceste experimente controleaza mediul obiectului prin crearea artificiala a perioadelor de zi si de noapte. In acelasi timp, observa modificari ale activitatii genelor sau ale altor semnale moleculare care au avut loc.

In plus, oamenii de stiinta studiaza organismele cu bioritmuri neregulate pentru a determina ce componente genetice ale ceasului biologic pot fi perturbate.

Ce factori pot afecta esecul ceasului biologic?

Pentru majoritatea oamenilor, ceasul biologic al corpului functioneaza pe un program destul de tipic. Dar pentru unii, acesta nu se incadreaza in limite normale.

Cum sa mentineti ceasul biologic functionalOdata cu inaintarea in varsta, unele persoane sufera numeroase modificari in numarul de ore de somn. De exemplu, bioritmurile nou-nascutilor ii obliga sa doarma aproximativ 16 pana la 20 de ore pe zi. Intre 1 si 4 ani, nevoia de somn a copiilor scade la aproximativ 11-12 ore pe zi. Adolescentii, pe de alta parte, necesita 9 pana la 10 ore de somn, in timp ce adultul tipic se simte bine odihnit cu 7 pana la 9 ore de somn pe noapte. In cele din urma, persoanele in varsta cu varsta peste 65 de ani pot avea nevoie de pana la 8 ore de somn pe noapte, dar pot suferi de probleme de somn, cum ar fi trezirile frecvente pe timp de noapte sau trezirea prea devreme dimineata.

Schimbarile in organism si factorii de mediu pot duce la desincronizarea ritmurilor circadiene umane si a ciclului natural lumina-intuneric. Acest lucru poate fi cauzat de o serie de factori, de exemplu:

  1. mutatii sau modificari ale anumitor gene;
  2. schimbarea fusurilor orare;
  3. munca in ture de noapte;
  4. lumina emisa de dispozitivele electronice noaptea;
  5. stres.

Cum sa mentineti ceasul biologic functional?

In cuvinte simple, ceasul biologic al corpului uman este controlat astfel incat toate procesele sale sa aiba loc in functie de anumite ore fixe. Orice abatere de la acest program, provocata de esecuri interne sau factori externi, poate duce la consecinte ireparabile.

Contrar conceptiei gresite populare, nu exista intr-adevar nicio modalitate de a ajunge din urma la somnul pierdut. Stiinta spune ca “economiile la somn” vor depasi mai devreme sau mai tarziu pe oricine, fara a lasa nicio cale de a compensa orele pretioase pierdute.

Cel mai bun tratament pentru orice boala este prevenirea. Prin urmare, v-am pregatit cateva sfaturi, a caror respectare va va permite sa mentineti ceasul biologic functional sau sa reveniti la un ritm normal daca a aparut deja un esec.

1. Sa aveti un program regulat de somn
O modalitate de a va mentine ceasul in stare buna este sa va tineti de un program de somn programat si consistent. Incercati sa va culcati si sa va treziti la aceeasi ora in fiecare zi, chiar si in weekend. Timpul de a merge la culcare si de a fi treaz ar trebui sa devieze cu cel mult o jumatate de ora mai devreme sau mai tarziu in fiecare zi.
Dormitorul trebuie sa fie racoros, intunecat si linistit pentru un somn mai bun. Daca trebuie sa dormi in timpul zilei, foloseste dopuri pentru urechi si o masca pentru ochi. Trageti un pui de somn daca este necesar, dar limitati-va la cel mult 1 pana la 2 ore pentru a evita perturbarea programului de somn.

2. Formati-va obiceiurile potrivite inainte de culcare
Iluminatul interior si ecranele de la computere, tablete, smartphone-uri si televizoare emit lumina albastra care perturba ritmurile circadiene, va deterioreaza ochii si interfereaza cu somnul. De asemenea, semnaleaza creierului sa nu mai produca melatonina.
Opriti sau limitati expunerea la dispozitive pentru cateva ore inainte de culcare, astfel incat acestea sa nu interfereze cu ceasul dumneavoastra intern. Atenuati iluminatul interior seara pentru a va pregati treptat corpul pentru somn. Cititi o carte, faceti o baie calda, ascultati muzica linistitoare sau meditati.

3. Incepeti ziua cu o lumina puternica
Daca trezitul dimineata este extrem de dificil pentru tine, foloseste cat mai multa lumina posibila in primele minute. Lumina aprinde si opreste anumite gene care afecteaza functia moleculara a ceasului biologic si activeaza hormonii de veghe. Expunerea maxima la lumina opreste productia de melatonina si declanseaza productia de cortizol.

4. Faceti sport
Exercitiile fizice imbunatatesc calitatea somnului si il prelungesc. In acelasi timp, nu este absolut necesar sa te torturezi cu ore de antrenament in sala de gimnastica. Este suficient sa faceti un exercitiu simplu pentru toate grupele musculare timp de doar 10 minute pe zi pentru a imbunatati semnificativ calitatea ceasului biologic.

5. Sariti peste mancare noaptea
A manca tarziu poate afecta nu numai silueta, ci si calitatea somnului. Luati cina la aceeasi ora in fiecare seara, dar nu mai tarziu de 2-3 ore inainte de culcare. Evitati alimentele grele, condimentate si grase si evitati cofeina dupa-amiaza.

6. Mergeti la un specialist
Uneori, ritmurile biologice zapacesc atat de mult incat o persoana nu le mai poate stabili singura. In astfel de cazuri, ar trebui sa solicitati ajutorul unui specialist. Medicul va stabili motivele acestui esec si va va prescrie o terapie adecvata pentru a corecta situatia.
Acest punct nu trebuie neglijat, deoarece nu numai calitatea somnului si starii de spirit dimineata, ci si sanatatea ta depinde de ritmurile circadiene.

7. Reglati-va dieta
Fiecare masa pe care o consumati afecteaza markerii riscului cardiometabolic, inclusiv insulina si colesterolul total. Unele studii au aratat ca atunci cand oamenii mananca regulat pe tot parcursul zilei, acesti markeri se afla intr-un interval mai sanatos in comparatie cu atunci cand oamenii neglijeaza disciplina dietetica. Pentru a va mentine corpul sanatos, mancati in acelasi timp in fiecare zi.

8. Renuntati la obiceiurile proaste
Unele studii arata ca consumul de alcool, amfetamine si opioide schimba sau modifica ceasul corpului. Genele influenteaza modul in care ne ocupam de factorii de stres (fizici, emotionali si mentali). Cu cat psihicul unei persoane este mai slab, cu atat este mai probabil ca aceasta sa devina dependenta de substante nocive. In acest caz, trebuie sa solicitati imediat ajutorul unui tehnician calificat.

9. Luati vitamine
Studiile arata ca vitamina A este o vitamina liposolubila, esentiala pentru functionarea normala a ritmurilor biologice, iar deficienta acesteia afecteaza negativ functionarea acestora.
Sursele disponibile de vitamina A sunt cartofii dulci, ficatul de vita, spanacul, morcovii, dovleacul, pepenele galben, boiaua si mango. Vitamina A este, de asemenea, importanta pentru mentinerea sanatatii ochilor, imunitatii, celulelor si organelor.

Persoanele care lucreaza in ture de noapte sunt cele mai sensibile la intreruperea ceasului biologic. In plus fata de sfaturile de mai sus, acestea ar trebui sa aiba grija deosebita la somn.

Dupa incheierea schimbului, astfel de persoane ar trebui sa limiteze expunerea la lumina puternica sau, daca este posibil, sa poarte ochelari de soare. Este necesar sa dormiti ziua cu perdelele trase si care nu lasa sa intre lumina soarelui.

In concluzie!

Corpul uman continua sa ascunda o multime de mistere si secrete. Astfel de ajustari fine precum ceasul biologic necesita o abordare delicata si deliberata pentru rezolvarea problemelor legate de munca lor. Intelegerea a ceea ce face ca ceasul dumneavoastra sa functioneze corect poate preveni probleme grave, cum ar fi tulburarile de somn, obezitate, probleme de sanatate mintala si multe altele.

Afland mai multe despre genele responsabile de ritmurile biologice, putem, de asemenea, sa intelegem mai bine corpul uman si sa incepem sa traim in armonie cu acesta.

Post Author: Autorul