часовник

Помислете какво се случва във футболната игра: ако хвърлите топката твърде рано, вашият ловец няма да е на мястото си; ако хвърли топката твърде късно, рискува да бъде изгонен. И в двата случая играчът не е в синхрон със своя отбор, за да премести топката нагоре по терена. Подобен сценарий може да се случи, когато хранителните и спалните навици не са синхронизирани с циркадния часовник на тялото, което води до метаболитни нарушения.

През последните 20 години учените събраха по-ясна картина на циркадните часовници, които поддържат човешката физиология настроена на 24-часовия цикъл светлина-тъмнина. Сега основната наука отстъпва място на проучвания върху хора, които разкриват как навиците на човека да спят, хранителните режими и диетата могат да изведат часовника на тялото от синхрон и да допринесат за метаболитни проблеми като затлъстяване или диабет.

Констатациите накараха учените да търсят начини за нулиране на часовника и възстановяване на здравословен метаболизъм. Досега две поведенчески интервенции показаха обещание в проучвания върху животни и предварителни проучвания върху хора.

1. Подобрете подобрения сън

2. Времето за ограничаване на храненето

„Ние разглеждаме поведението, което засяга циркадното време на деня и съня, като човешко поведение, което можем да променим“, каза д-р Фред Турек, директор на Центъра за сън и циркадна биология в Северозападния университет в Еванстън, Илинойс.

Запазване на времето

Надхиазматичното ядро ​​на мозъка (SCN) действа като централен пейсмейкър за циркадната система на човека. Когато ретината обработва дължините на вълните на светлината, обикновено излъчвана от слънцето, поредица от събития за трансдукция на сигнала активират експресията на циркадни гени в SCN. В отговор на тези промени в генната експресия, задвижвани от цикъла светлина-тъмнина, SCN също стимулира освобождаването на хормона кортизол, който задейства пробуждането, и хормона мелатонин, който сигнализира кога е време за сън. Цикличната експресия на циркадни гени в SCN регулира експресията на стотици, дори хиляди, гени в тялото, включително много, участващи в метаболизма.

За вътрешните органи, които не са изложени на дневна светлина, приемът на храна е важен маркер за времето на деня

Съвсем наскоро изследователите откриха, че периферните органи и тъкани имат свои циркадни ритми или „часовници“, контролирани от цикличната експресия на часовникови гени в техните клетки, обясни д-р Ив Ван Каутър, професор по медицина в Чикагския университет. Тези циркадни генетични трептения са особено важни за органите, участващи в метаболизма на глюкозата, черния дроб, мускулите, мастната тъкан, бета клетките и червата. За тези вътрешни органи, които не са изложени на дневна светлина, приемът на храна е важен маркер за времето на деня.

"Времето на храна (времена на хранене) синхронизират тези периферни [циркадни] осцилатори ", каза Ван Каутър. Когато храната е синхронизирана с цикъла светлина-тъмнина - както би била еволюционно - централните часовници SCN и периферните часовници работят заедно за насърчаване на здрави метаболизъм, но ако централните или периферните часовници са променени - например хранене извън часове или нарушен сън - това може да доведе до десинхронизация между тях, което да доведе до метаболитни проблеми.

Въпреки че откриването на периферните часовници е сравнително ново, откриването на метаболизма на глюкозата, свързано с циркаден ритъм и повлияно от времето на хранене, е направено още през 70-те и 80-те години от лекарите, лекуващи диабет, отбелязва Сачидананда Панда. Биология в института Salk в La Jolla, Калифорния. Той обясни, че някои пациенти, които са реагирали зле на тест за толеранс към глюкоза през нощта, нямат признаци на диабет, когато същият тест се прилага сутрин. Дори здравите индивиди, отбеляза Панда, обработват захарта от късно вечерните хранения по-бавно, отколкото при сутрешните, въпреки че са сравними.

"Това показа, че има красив ритъм в метаболизма на глюкозата", каза Панда.

Проучвания, включващи животни, особено мишки, помогнаха да се изясни как нарушенията в циркадните часовници на тялото могат да доведат до затлъстяване и други метаболитни състояния. Основно проучване, проведено през 2005 г., показва, че мишките с мутации в циркаден ген, наречен Clock, затлъстяват, дори когато се хранят с типична миша диета и развиват признаци на метаболитен синдром, включително висок холестерол, висока глюкоза и недостатъчно производство на инсулин. Те също спят около 2 часа по-малко и променят начина на хранене. Докато типичните мишки се хранят предимно през активните си часове през нощта, мутантните мишки разделят консумацията на храна почти по равно между дневните и тъмните часове. Повишаването на теглото при животните мутанти се влошава, когато се храни с високо съдържание на мазнини.

Друго проучване показва, че типичните мишки, хранени с високо съдържание на мазнини през деня, когато обикновено спят, са натрупали много повече тегло, отколкото мишките, хранени със същата диета през нощта по време на нормалните си будни часове. Когато учените разгледаха какво се случва с циркадните модели на генна експресия при мишките, които се хранят в нечетни часове на деня, те откриват, че SCN остава синхронизиран с 24-часовия цикъл на деня и нощта, отбелязва Турек. Но промените в поведението на хранене и сън бързо нарушават и "охлаждат" циркадните ритми на генната експресия в периферните органи, въпреки че централните часовници са настроени. „Когато периферните осцилатори не са синхронизирани с централния осцилатор, нарушеният метаболизъм води до увеличаване на теглото и развитие на непоносимост към глюкоза“, обясни Ван Каутър.

Хората не са синхронизирани

Хората не са имунизирани срещу типа сривове на часовника, документирани при мишки. Десетилетия на епидемиологични проучвания показват, че работниците с нощни смени или други часове, които не са синхронизирани със светлинния и тъмния цикъл, са изложени на повишен риск от наддаване на тегло и диабет. Генетичните мутации в гените на човешкия часовник са свързани със затлъстяването и метаболитните заболявания. За разлика от това, вариацията в гена, който кодира мелатониновия рецептор, е свързана с повишен риск от развитие на диабет тип 2.

Дори тези без генетични мутации или необичайни графици могат да бъдат изложени на нарушение на часовника. Благодарение на светлинното замърсяване и нарастващата нощна употреба на лампи и електронни устройства, които излъчват същите дължини на вълната на светлината като слънцето, много иначе здрави хора могат да получат нарушения на съня или циркадни смущения.

"Живеем в общество, където мечтата не се зачита", каза Ван Каутър. Но сънят, циркадните ритми и метаболизмът са "неразделна триада", отбеляза той.

Доказано е, че недостатъчният сън има вредно въздействие върху глюкозния толеранс при много популации, включително здрави възрастни, деца, хоспитализирани пациенти и пациенти с диабет, отбеляза той. Доказано е също така, че намалява скоростта на метаболизма ви в покой до достатъчно голяма степен, че може да доведе до увеличаване на теглото с 5 700 кг за една година. Ограничаването на съня също увеличава глада, отбеляза Ван Каутър. Но възстановяването на нормалния сън може да помогне да се обърнат тези вредни ефекти. "Досегашната работа предполага, че липсата на сън и преструването на отслабване са противоречиви", каза той. „За да оптимизирате загубата на тегло, трябва да спите.“ Нарастващото разбиране на значението на циркадната биология доведе до тласък към започване на разработването на клинични интервенции, които използват циркадната биология за възстановяване на метаболитното здраве.

През 2015 г. Националният институт по диабет и храносмилателни и бъбречни заболявания (NIDDK) беше домакин на семинар, който събра водещи циркадни изследователи с изследователи на метаболизма. NIDDK също си партнира с други институти, за да поиска предложения за клинични изследвания за това как циркадните ритми влияят върху затлъстяването, диабета и други заболявания. "Опитваме се да насърчим изследователите не само да извършват задълбочена метаболитна работа, но и да тестват терапевтичните средства", каза д-р Карън Теф, програмен директор в дивизията на NIDDK за диабет, затлъстяване и метаболизъм.

Практически интервенции

Лекарите могат да бъдат смазани от перспективата да събират информация, за да преценят дали пациентите им се нуждаят от настройка на часовника. Предварителните клинични изпитвания обаче, които се провеждат, биха предоставили практически инструменти за оценка и доста ясни интервенции. Панда и колегите му създадоха приложение за мобилен телефон, наречено myCircadianClock, което помага на хората да проследяват своите хранителни, сънни и активни модели, както и когато приемат лекарства или добавки. Те започнаха да записват участници в проучване на приложението с цел събиране на данни от 2 седмици от около 10 000 души. Те ще търсят тенденции в данните, за да определят дали могат да създадат референтни стандарти, които клиницистите биха могли да използват за идентифициране на пациенти с нарушения, свързани с часовника. "Лекарите са свикнали да гледат на кръвното налягане и нивото на кръвната захар в сравнение с изходното ниво", обясни Панда. "Ако измислите просто правило за [циркадни показатели като хранене или сън] за лекарите, това ще помогне на пациентите."

Интервалът между храненията е един от факторите, които екипът е изследвал. Екипът установи, че около половината от 156 участници, използващи приложението в първоначално проучване, са яли повече от 15 часа на ден, като повече от една трета от калориите са били консумирани след 18:00. Изследвания върху мишки са показали, че ограничаването на храненето до 8, 9 или 12 часа по време на активни периоди има благоприятни ефекти върху теглото, метаболизма и циркадните ритми, дори при диета с високо съдържание на мазнини. Така Панда и колегите му проведоха 16-седмично пилотно проучване с 8 от потребителите на приложението, които имаха интервал на хранене над 14 часа. Потребителите бяха помолени да ограничат храната до период от 10 до 12 часа на ден. Участниците намаляват интервалите си на хранене и средно губят около 7 килограма.

Те също така съобщават, че спят по-добре, ядат по-малко закуски и стават по-малко толерантни към много сладки храни. Един участник изпрати имейл, за да каже, че смята, че ограничената във времето храна е „най-добрата диета, защото не го лишава от любимите му храни и той продължава да отслабва“. "Ние вярваме, че времето е нещо, което всеки може да следва", каза Панда. Изследователите планират допълнително да разработят приложението, за да създадат „доклад за начина на живот“, който може да бъде отправна точка за интервюта на лекари с техните пациенти. Например, ако докладът показва, че пациентът консумира голям брой калории под формата на алкохол и нездравословна храна след 20:00, това лице може да реши да ограничи храненето или пиенето след 20:00.

Въпреки че е необходима много работа, за да се провери потенциалът на ограниченото във времето хранене и други целенасочени циркадни интервенции, Теф отбеляза, че липсата на храна след вечеря е вероятно полезна.

Хората трябва постепенно да намаляват прозореца си за хранене.

"Това е основен хранителен и хранителен съвет за хора с диабет или затлъстяване, но потенциално отговаря на циркадната теория", каза Теф.

Panda посъветва хората, особено тези, които са изложени на риск от хипогликемия, да не започват каквато и да е форма на гладно без лекарски контрол. Той също така предложи на хората постепенно да намалят своя хранителен прозорец.

Други усилия разглеждат как клиницистите могат да предотвратят нарушения на съня и метаболитни проблеми, свързани с циркадни нарушения.

Сън при хоспитализирани пациенти

Продължава проучването Empower Staff to Act (SIESTA), за да се оцени дали обучението на болничния персонал, за да помогне на хоспитализираните пациенти да спят по-добре, всъщност ще подобри съня на пациентите. "Самата болница е експеримент в ограничаването на съня, лишаването от сън и нарушаването на съня", каза Ван Каутър.

Но болничният персонал може да предприеме прости стъпки, за да помогне на пациентите да спят, каза той. Например, те могат да се намесват за планирани партиди (прегледи) през деня, да говорят с по-ниски гласове през нощта или дори да отделят време всяка вечер, когато прекъсванията на пациента са сведени до минимум.

Всички лекари трябва да отделят няколко минути, за да питат пациентите за техните навици на сън, тъй като лошият сън може да намали ефективността на терапиите, предполага Ван Каутър. Той отбеляза, че има кратки, валидирани въпросници за моделите на съня.

„Сънят трябва да се счита за стълб на здравето заедно с храненето и упражненията“, каза Ван Каутър. "Много е важно да се проучи възможността оптимизирането на съня да бъде намеса в начина на живот, която може да бъде по-успешна от диетичните ограничения или упражнения. Това е още нещо, което хората могат да направят.".

Аудиовизуално резюме на статията

Трябва да влезете в сайта с вашия потребителски акаунт в IntraMed, за да видите коментарите на колегите си или да изразите мнението си. Ако вече имате IntraMed акаунт или искате да се регистрирате, щракнете тук