Kuinka elimistön sisäinen kello vaikuttaa yleisterveyteen
Mitä on biologinen kello & Circadian Rhythms?
Kaikki elävät olennot (ihmiset, eläimet, kasvit, sienet ja mikro-organismit) ovat sopeuttaneet jokaisen biologisen prosessinsa 24 tunnin vuorokausisykliin.
Sirkadiaaninen eli vuorokausirytmi, joka tunnetaan myös nimellä ”biologinen kello”, säätelee jokaisessa elävässä organismissa eräitä hyvin välttämättömiä ja tärkeitä biologisia toimintoja, kuten uni-valveutumissykliä, hormonien eritystä, verenpainetta ja jopa aineenvaihduntaa!
Tiedettä, joka käsittelee käpyrauhasta ja aivolisäkettä, kutsutaan kronologiaksi, ja se perustuu biologisten rytmien tutkimiseen.
Biologinen tai sirkadiaaninen rytmi on päivittäinen sykli, joka seuraa jokaista elävää organismia ja jolle on ominaista kemiallisten komponenttien tasojen ja niiden homeostaasin rytminen vuorottelu elimistössä sekä biologisten toimintojen sopeutuminen.
Vaikka nämä rytmit ovat yksinomaan endogeenisia ja niiden säätelyyn osallistuu monia biokemiallisia reittejä, niihin vaikuttaa suoraan niiden esittämä suuri sopeutumiskyky erilaisiin ulkoisiin tekijöihin, kuten lämpöön ja päivänvaloon!
Uudemmat löydöt – Fysiologian Nobel-palkinto
On syytä huomata, että tämänvuotinen fysiologian ja lääketieteen Nobel-palkinto myönnettiin amerikkalaissyntyisille tiedemiehille Jeffrey Hallille, Michael Rosbashille ja Michael Youngille, jotka palkittiin löydöksistään, jotka koskivat molekyylimekanismeja, jotka säätelevät vuorokausirytmiä, .
Nämä löydöt palkittiin, koska ne tarjosivat tarvittavat selitykset sille, miten jokainen elävä organismi onnistuu sopeuttamaan biologisen rytminsä siten, että se on synkronoitu maapallon pyörimisliikkeen kanssa.
Tämä onnistui eristämällä biologista rytmiä kontrolloiva geeni ja osoittamalla siten, miten tämä geeni on vastuussa soluissa yön yli olevan ja päivällä hajoavan proteiinin koodaamisesta.
Biologiseen – sirkadiaaniseen rytmiin vaikuttavat ajan mittaan käyttäytymismallit ja ulkoiset virikkeet.
Lisäanalyysissä biologiseen kelloon liittyvät keskeiset toiminnot, jotka kykenevät pitämään sen säädeltynä tai vähitellen jättämään sen huomiotta, ovat seuraavat:
– Biologinen kello säätelee unta, ja valo on tärkein ulkoinen ärsyke, joka pitää sen säädeltynä.
– Ruoka on tärkein ärsyke, joka synkronisoi elimistön perifeeristen kudosten sirkadiaanista rytmiä.
– Aineenvaihdunta on suoraan yhteydessä vuorokausirytmiin ja ravinnon saantiin, sillä se on ainoa henkilö, joka vastaa energiantuotannon suunnittelusta, joka on samankaltainen kuin ne aktiviteetit, jotka jokaisen odotetaan täyttävän päivän aikana.
– Immuunivaste on tehokkaampi valveillaoloaikana, jolloin elimistön tarpeet kasvavat.
– Ikääntyminen ei säädä vuorokausirytmiä. Tämä johtaa siihen, että ikääntyneillä on vaikeuksia päivittäisissä perustoiminnoissa, kuten unessa ja energiantuotannossa.
– Transatlanttiset tai mannertenväliset matkat aiheuttavat fyysistä ja henkistä uupumusta sekä biologisten rytmien sekoittumista.
– Solusykliä ja solujen erilaistumista näyttäisi ohjaavan vuorokausirytmi, ilman että vielä tiedetään, millä tavalla.
Tieteelliset tiedot
– Ihmiskehon biologisten toimintojen keskus sijaitsee aivojen ylemmässä hypotalamuksessa, jota kutsutaan hyperkumaattiseksi ytimeksi. Monien vuosien ajan sitä on pidetty ainoana hermosoluista koostuvana kellona, joka vastaa rytmikkääseen uni-valveutumis- ja ravitsemuskäyttäytymiseen.
Tämä keskeinen kello on mukana ohjaamassa fysiologisia perusprosesseja koko kehossa. Viime aikoihin asti ei ollut lainkaan selvää, miten tämä keskuskello toimii, eikä sitä, miten se välittää monia erilaisia solujen fysiologisia toimintoja.
Viime aikoina on havaittu, että ihmisen elimistön toimintoja, samoin kuin niiden variaatioita, ei voida aktivoida vain keskuskellon avulla. Tutkijat ovat havainneet, että jokaisella solulla, mikrobit mukaan luettuina, on oma itsenäinen ja täysin toimiva kellonsa.
Erityisemmin jokaisella kudoksella ja jokaisella elimellä näyttäisi olevan yksilölliset vuorokausisyklit, jotka ovat vastuussa tietyistä biologisista toiminnoista, mutta myös kunkin elimen yksilöllisistä aineenvaihduntatoiminnoista.
Siten voimme olla varmoja, että jokainen yksittäinen solu elimistössä koostuu geneettisestä peruskellosta, kuten ytimestä, ja sitten on olemassa laaja valikoima erillisiä apurytmejä, joiden geneettiset syklit ovat vastuussa aineenvaihdunnan synkronoinnista sekä kunkin solun, kudoksen ja elimen käyttäytymisestä.
On syytä huomata, että tapa, jolla kaikki nämä itsenäiset ja erilaiset kehät liittyvät toisiinsa ja synkronoituvat keskuskellon kanssa, joka lähettää neurologisia viestejä ja hormoneja 24 tunnin vuorokausirytmiin, on juuri löydetty!
Biologisen kellon muutokset vaikuttavat ihmiskehon fysiologiaan
Inhimilliset solut koostuvat suuresta joukosta geenejä ja ne toimivat vuorokausirytmin mukaan. Se on yksi suurimmista geneettisten verkostojen kokonaisuuksista, jotka vaikuttavat fysiologian tärkeimpiin toimintoihin.
Näihin verkostoihin vaikuttavat pääasiassa:
- altistuminen päivänvalolle ja yön pimeydelle,
- ruokailun ja nukkumisen tunnit.
Jokainen biologisen rytmin muutos vaikuttaa solujen ja kudosten väliseen viestintään, mikä johtaa niiden asteittaiseen deregulaatioon.
Geneettiset ja epigeneettiset verkostot tuottavat tiettyjä aikoja tiettyjen toimintojen suorittamiselle, joita olisi vaikea tai mahdoton tehdä samaan aikaan. Nämä vuorokausirytmin rytmiset kehät optimoivat energian tuotannon ja käytön mitä tahansa tarvittavaa toimintaa varten.
Tosiasiassa näiden prosessien häiriö voi johtaa erilaisiin aineenvaihduntasairauksiin, kuten diabetes mellitukseen, hyperlipidemiaan, liikalihavuuteen, kilpirauhasen häiriöihin ja osteoporoosiin.
Viimeaikaiset tutkimukset ovat esimerkiksi osoittaneet, että tiukka ruokavalio ja paastoajat voivat vaikuttaa positiivisesti epänormaaliin rytmiin ja parantaa jopa kroonisia sairauksia!
Biologisen kellon ohjauskeskusten kanssa vuorovaikutuksessa olevat muuttujat liittyvät energiatasapainoon, ruokailuun ja paastoon sekä valoon ja pimeyteen. Näihin muuttujiin kuuluvat lämpötila sekä fyysinen aktiivisuus.
Ehkä eniten tutkittu muuttuja on erityinen ruokavalio, jota kutsutaan kiinteästi määrätyksi ruokavalioksi (eli syöminen samaan aikaan joka päivä). Tällä on vuorovaikutusta energiatasapainon syklien kanssa, joihin kuuluvat imeytyminen, molekyylien varastointi ja niiden käyttö.
Ei ole enää epäilystäkään siitä, etteikö elämäntoimintojen, erityisesti syömisen ja nukkumisen, ajoituksella ole merkittävää vaikutusta siihen, kehitämmekö useita sairauksia.
Keskeiset kellot lähettävät rytmisiä signaaleja, jotka synkronisoivat monia solutoimintoja elimistön kudoksiin. Yksittäisillä soluilla on kuitenkin omat kellonsa, samoin kuin erityiset aineenvaihduntasyklit, mutta myös syklit, jotka liittyvät tiettyihin toimintoihin kudoksissa.
Jollain tavalla kaikki tämä koordinoidaan aivojen, kehon elinten ja yksittäisten solujen tasolla.
Voi olla, että tiedämme jo nyt, että solut tietävät, kuinka suuria niiden pitäisi olla, mikä niiden asento on ja mitkä ovat niiden toiminnot verkossa. Se, mistä emme voi vielä olla 100-prosenttisen varmoja, on tapa, jolla ne kommunikoivat keskenään. Tämä prosessi vaikuttaa äärimmäisen monimutkaiselta.
Yhteenveto ihmisen aineenvaihdunnan vuorokausikelloista
Aamuvarhaisella
1) melatoniinituotanto pysähtyy
2) verenpaine nousee
3) suoliston liikehdintä kiihdytetään
4) testosteroni lisääntyy
.