Текст уведомления здесь

Осень, что же будет завтра с нами

Как организм человека реагирует на приближение зимы и можно ли ему как-то помочь

По мере сокращения светового дня многие животные впадают в спячку, а люди начинают чувствовать себя сонными и унылыми. Как это связано с недостатком солнечного света? И значит ли это, что физиологически мы слабеем зимой? «Чердак» составил краткий путеводитель по биологическим ритмам человека и рассказывает, отчего и куда они могут сдвинуться.
Добавить в закладки
Комментарии

Биоритмы — это смена сна и бодрствования?

Не совсем. Биоритм (или циркадный ритм) — это цикл, по которому физиологические  процессы в организме сменяют друг друга. Привычный нам цикл сна и бодрствования — это циркадный ритм центральной нервной системы. Но часики тикают и на более глубоких уровнях. Например, около 10% генов, экспрессирующихся в каждой клетке организма, делают это циклично (то есть пик экспрессии приходится на определенное время суток). При этом только 1-3% этих генов общие у клеток разных типов, скажем печени и сердца, остальные отвечают за специфические для конкретного органа функции.

Разница между днем и ночью известна каждой клетке нашего организма. Во-первых, днем на них действует ультрафиолетовое излучение, а значит, копятся повреждения ДНК. Это особенно актуально для клеток кожи, которым было бы выгоднее делиться ночью, чтобы не множить мутации. Во-вторых, днем клетки получают больше еды. Именно поэтому и делиться им приходится тоже в светлое время суток, несмотря на опасность. В-третьих, днем большинство наших органов работает интенсивнее — сосуды, мышцы, почки, печень. Поэтому клеткам удобен режим, при котором днем активны одни гены, а ночью — другие.

И мозг все их контролирует?

Это тоже не совсем так. У каждой клетки есть собственный циркадный ритм — периферические часы, за открытие которых в 2017 году вручили Нобелевскую премию по физиологии и медицине. Если кратко, они устроены так: есть гены-активаторы, а есть гены-репрессоры. Первые активируют вторых, а вторые кодируют белки-репрессоры. Когда белков накапливается достаточно много, они полностью останавливают работу генов-активаторов. Но постепенно белки-репрессоры распадаются, и тогда снова начинают экспрессироваться гены-активаторы. Таким образом, система регулирует сама себя. Гены-активаторы и гены-репрессоры запускают работу других генов, переводя клетку в «дневной» или «ночной» режим.

Роль мозга в этих процессах скорее направляющая. Он не столько поддерживает вращение циклов, сколько синхронизирует фазы по всему организму.

Почему возникает рассинхронизация и чем это грозит?

Большинство клеток организма сидит в нашем теле глубоко и света белого не видит. Поэтому о времени суток им приходится судить по косвенным свидетельствам, например по температуре окружающей ткани и наличию еды. В зависимости от того, насколько хорошо топят и как давно последний раз кормили, клетка «подкручивает» свои часы. Поэтому, когда мы начинаем есть или заниматься физкультурой по ночам, периферические биоритмы перестраиваются. Клеточное утро наступает ночью, а к настоящему утру активность падает. И когда снова появляется еда, уже запланированная, клетка оказывается не готова ее поглощать и переваривать.

Неудивительно, что в последнее время со сбоем в циркадных ритмах стали связывать многие заболевания: от нарушений обмена веществ до ожирения, заболеваний сердечно-сосудистой системы и рака. Например, оказалось, что в раковых клетках периферические часы подавлены, вероятно, чтобы не мешать этим прожорливым эгоистам поглощать еду без перерыва круглосуточно.

Как синхронизировать всех обратно?

Для этого нужны центральные часы, те самые, которые работают в мозге. Роль часов играет группа (около 20 тысяч) нейронов, расположенных в супрахиазматическом ядре гипоталамуса. В каждом из нейронов работают свои периферические часы (гены-активаторы и гены-репрессоры), но импульсы, которые они могут самостоятельно генерировать, довольно слабые. Под действием света активируются другие нейроны — в сетчатке глаза, которые посылают сигнал в гипоталамус и стимулируют нейроны центральных часов, в результате чего импульсы становятся сильнее. Все эти 20 000 клеток замкнуты в сеть, которая обеспечивает чистоту сигнала и четкую периодичность.

На выходе центральные часы генерируют импульс, который сигнализирует организму о времени суток. Мы пока точно не знаем, чем именно отличаются дневные сигналы от ночных — только ли силой, или частотой, или чем-то еще, но можно представить себе часы, которые днем бьют громко, а ночью тикают еле слышно. На сигнал реагируют разные отделы мозга. Один из них — эпифиз, или шишковидная железа — под действием импульса перестает выделять мелатонин, который мы знаем как «гормон сна». А дальше наличие/отсутствие мелатонина вместе с сигналами вегетативной нервной системы (которая управляет активностью внутренних органов) стимулируют или тормозят работу генов в отдельных клетках.

Можно ли жить без света?

Когда центральные часы не работают, каждый орган начинает жить сам по себе. И нередко стая, лишенная вожака, не справляется с синхронизацией. Об этом говорят, например, исследования слепых людей. Почти у половины слепых биоритмы уходят в свободное плавание (free running): люди спонтанно засыпают днем и страдают от бессонницы ночью, концентрации гормонов-регуляторов — мелатонина и кортизола — не соответствуют времени суток. Такое состояние можно сравнить с перманентным джетлагом: организм, как ни старается, не может идти в ногу со временем. Рассинхронизация может происходить даже при четком социальном ритме — суточном режиме еды и активности. Это означает, что свет является самым сильным индуктором наших биоритмов — остальные факторы лишь дополняют его.

Похожие трудности подстерегают людей, живущих близко к полюсам. Проводились исследования на сотрудниках исследовательской станции в Антарктиде, где почти треть года — полярная ночь и, следовательно, солнце не может запускать биоритмы, а другая треть года — полярный день и солнце, наоборот, не заходит. Оказалось, что справиться с ночью людям проще: можно включить свет в помещении и чувствовать себя, как днем. А вот в полярный день сымитировать ночь гораздо сложнее, особенно сотрудникам ночных смен, которым приходится так или иначе выходить на улицу. Так или иначе, без поддержания нормального светового режима проблемы возникают и у зрячих, но лишенных солнечного цикла людей.

Что с нашими ритмами станет зимой?

Многие люди жалуются на бессонницу в середине зимы (midwinter insomnia). Это больше характерно для северных широт, в частности для России (81% мужчин и 77% женщин!). Полагают, что дело в отсутствии четкого светового стимула утром: вставать приходится затемно, организм раскачивается медленно и циркадный ритм сдвигается вперед, поэтому спать начинает хотеться позже, отсюда и бессонница.

Впрочем, это зависит и от места жительства. В больших городах ритмы в целом чаще сдвинуты вперед, чем в сельской местности, из-за искусственного освещения. Этот эффект воспроизводится и у племен охотников и собирателей Аргентины, которые получают доступ к электрическому свету. Поэтому жители крупных городов могут не так сильно заметить перемены.

Стоит учитывать, что на индивидуальный циркадный ритм влияют и другие факторы, например возраст. В подростковом возрасте  (между 10 и 20 годами) циклы сдвигаются вперед, до и после этого периода они гораздо  ближе к естественному световому дню. Семейное положение тоже играет роль: матери часто подстраиваются под своих маленьких детей, а супруги — друг под друга.

Я «сова» и привык жить в темноте. Мне будет проще зимой?

Как ни печально это звучит, «совам» вообще по жизни сложнее. У этих людей поздние ритмы определяются генетически: их белок-репрессор отличается от такового у «жаворонков», поэтому распадается в цитоплазме с другой скоростью. В результате цикл норовит «уехать» подальше. А учитывая, что «совы» в среднем встают позже, то слабее реагируют на утренние световые стимулы. И ритмы получаются в целом менее устойчивыми. Поэтому «совы» чаще подвержены различным заболеваниям вроде диабета и ожирения, им бывает сложнее учиться или водить машину, и среди них чаще встречаются люди с неустойчивой психикой.

Как помочь организму пережить зиму?

Главное — смириться. Ритм будет двигаться, а значит, могут возникнуть сонливость или рассеянность. Чтобы сгладить переходы, полезно наладить собственный световой режим и постоянно его поддерживать. Есть и более радикальный, но не менее действенный вариант — отправиться в поход. Неделя кэмпинга на природе отлично синхронизирует биоритм с природным световым днем, рецепт проверенный. Кроме того, важно помнить, что часов в нашем теле много и любые могут убежать вперед или отстать. Поэтому не стоит сбивать отдельные органы с верного пути, подсовывая им соблазны в виде ночных перекусов и дискотек.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Сон и свет

Интервью с д.м.н. Константином Даниленко, замдиректора Института физиологии и фундаментальной медицины СО РАМН

Как свет влияет на сон, чем мелатонин отличается от снотворных и как в России можно лечить бессонницу в отсутствии сомнологов «Чердаку» рассказал д.м.н. Константин Даниленко, замдиректора Института физиологии и фундаментальной медицины СО РАМН.
Добавить в закладки
Комментарии

 — Каков механизм засыпания у человека, в чем состоит его нарушение у тех, кто страдает бессонницей?

— Механизм засыпания науке до конца неизвестен. Он связан с торможением работы нескольких отделов мозга, участвующих в регуляции сна. Эти участки в разной степени задействованы в процессе инициации сна. Если в любой из структур торможение не происходит, у человека появляется бессонница.

— Как связан сон со светом, наносит ли вред перевод стрелок осенью и весной? Можно ли нивелировать проблемы со сном с помощью искусственного света в домашних условиях? В южных странах принято спать в полностью затененных комнатах круглый год — вредно ли просыпаться в полной темноте?

— Свет влияет на сон двумя способами. Во-первых, он неспецифически активирует деятельность мозга, из-за чего сон может не наступать. Во-вторых, свет регулирует наши суточные ритмы: есть фаза активного и пассивного состояния организма. Человек лучше всего засыпает в фазе пассивного состояния. [ ... ]

Читать полностью

И во сне не снилось

Разбираемся вместе с корреспондентом «Чердака» в исследованиях сна

Человек проводит во сне много времени. Но чем на самом деле занят наш организм, пока мы спим? Откуда взялись механизмы сна и бодрствования и зачем они нам нужны?
Добавить в закладки
Комментарии

Сон интересовал, волновал и пугал человечество с древнейших времен. Тем удивительнее, что полноценная научная методика для исследования этого состояния появилась относительно недавно — всего лишь к середине ХХ века. Только в 1953 году было сделано важнейшее открытие в нейронауках.

Выяснилось, что сон — это не монотонное состояние, как можно было бы подумать. Это две разные фазы, которые чередуются друг с другом в то время, когда мы спим. Они отличаются друг от друга по множеству параметров. И они получили названия «быстрая фаза сна» и «медленная фаза сна».

Быстрая фаза характеризуется в том числе и тем, что наши глаза в это время быстро вращаются под закрытыми веками. Именно поэтому американские ученые чаще всего называют эту фазу REM sleep (англ. — rapid eye movement, быстрое движение глаз). Именно в честь этой фазы сна названа американская рок-группа REM. [ ... ]

Читать полностью

Оспа, да не та

В Европу пришла оспа обезьян — больны уже три человека. Чем эта оспа отличается от натуральной оспы? Пора ли нам паниковать?

Сразу три человека на территории Великобритании прямо сейчас болеют оспой обезьян. Это диковинное для всего мира, кроме Африки, заболевание попало в страну впервые и внезапно. Причем настолько, что третий заразившийся — медик, который не сразу догадался, чем же болен его пациент. «Чердак» разбирается, виноваты ли в произошедшем обезьяны и когда нам начинать паниковать.
Добавить в закладки
Комментарии

Первый в истории британского королевства случай обезьяньей оспы выявили 8 сентября у нигерийца, прибывшего на военную базу в графство Корнуолл. Всего через три дня обнаружился второй, не связанный с первым случай, и тот пациент тоже недавно вернулся из поездки в Нигерию. А третий заболевший работал в больнице, где лечили второго.

Оспа обезьян — бедная родственница натуральной оспы: это болезнь с очень похожими симптомами в виде лихорадки, головной и мышечной боли, а затем характерной сыпи, от которой остаются рубцы. Но она куда менее заразная и смертельная: умирает «всего» 10% заразившихся (в Африке показатели колеблются от 4 до 22%) против 40—90% у «старшей» оспы. Лекарства от оспы обезьян нет, но большинство справляется с болезнью самостоятельно за две-три недели. Передается оспа обезьян через кровь и биологические жидкости, через контакт с кожей и воздушно-капельным путем, как простуда. А еще заразиться ей можно через мясо больных животных, как это часто и происходит на практике. Тяжело переносят оспу обезьян в первую очередь дети — взрослые, как правило, справляются с ней лучше.

Снимки двух форм вируса оспы обезьян, полученные при помощи просвечивающего электронного микроскопа. Фото: CDC / Cynthia S. Goldsmith, Inger K. Damon, and Sherif R. Zaki
Снимки двух форм вируса оспы обезьян, полученные при помощи просвечивающего электронного микроскопа. Фото: CDC / Cynthia S. Goldsmith, Inger K. Damon, and Sherif R. Zaki

«Натуральная, или черная, оспа относится к роду ортопоксвирусов, в этом роду есть еще целый ряд вирусов, например осповакцины, которой делают прививку, и оспы коров, которой делали прививку от оспы ранее. Все эти вирусы, кроме натуральной оспы, разносятся грызунами, и по большому счету заболевание вызывают у очень многих видов животных, в том числе у человека. И только натуральная оспа передавалась и вызывала заболевание только у человека и больше ни у какого другого вида», — объяснила «Чердаку» Елена Уварова из Института цитологии и генетики СО РАН, написавшая кандидатскую диссертацию о геноме оспы обезьян. По ее словам, натуральная оспа хорошо приспособилась к уходу от иммунной системы человека и заражала его очень эффективно, вызывая бесконечно длинные цепочки передачи вируса от человека к человеку. [ ... ]

Читать полностью