биологични ритми

Ежедневни колебания във физиологичните параметри на тялото. Връзка на ритмите на организма с факторите на околната среда. Ролята на SCN, хипоталамуса и хипофизната жлеза в развитието на биоритмите. Биоритми и секреция на хормони. Циркаден стрес.

Всички живи същества и дори растенията проявяват ритмични колебания във функциите. Отбелязва се, че флуктуациите често съответстват на 24-часов ритъм, свързан с въртенето на Земята около нейната ос. Дълго време се смяташе, че ежедневните ритми на функциите в организма са реакция само на периодични промени във външната среда - смяната на деня (светлина) и нощта (тъмнина). При експерименти обаче е установено, че ритмите в тялото се запазват дори в условията на пълна изолация от околната среда. Учените са установили, че това се дължи на циклични колебания в концентрацията на определени хормони в кръвта.

Колебанията на функциите в организма през денонощието се наричат - "биологичен часовник" или "циркадни", "циркадни", циркадни ритми.

Науката за ежедневните ритми на тялото се нарича хронобиология. Основните му концепции са формулирани от нобеловите лауреати Й. Ашоф и К. Питендриг в началото на 80-те години на ХХ век. Според тях организмът на бозайниците е съвкупност от много пейсмейкъри (пейсмейкъри), които се подчиняват на един пейсмейкър, който от своя страна е синхронизиран с 24-часов дневен цикъл. От правилото на Ашоф следва, че светлината определя дневните или циркадните колебания в тялото. При стабилни режими на поведение: хранене, работа и почивка, сън и бодърстване, целият комплекс от физиологични функции на човека е строго подреден ритмичен. Повече от 100 физиологични параметъра са идентифицирани при хората, които имат циклични колебания с периодна 24 часа. И така, телесната температура рано сутрин е минимална, а вечер е максимална (диапазонът е 1-1,5 °). Точността на обработката на информация се увеличава през деня, след което пада. През деня честотата на дишане и сърдечни удари се променя, A / D е по-висока през деня. Физическият труд е по-ефективен през деня, грешките се появяват по-често до полунощ. Периодичността е характерна и за метаболитните процеси в организма. Повишено използване на въглехидрати се наблюдава през първата половина на деня, а използване на мазнини - вечер и през нощта. Анаболните процеси (възстановяване) преобладават през периода на почивка - през нощта. Най-яркият израз на дневния ритъм е цикълът бодърстване – сън.

Редът и съгласуваността на ритмите в тялото обаче могат лесно да бъдат нарушени. Например при преместване на човек в друга часова зона; или с рязка промяна в режима на сън - будност поради естеството на работата (работа на смени); или свързани със сезонни смени с 1 час. В този случай различни функции в тялото се преустройват към нови условия с различна скорост. Така структурата на нощния сън се възстановява в рамките на няколко дни. Възстановяването на нарушените ритми на дишане, кръвообращение, терморегулация често се забавя до една седмица, а ендокринните и метаболитни процеси се възстановяват до нови условия до 3 седмици. Важно е тези данни да се вземат предвид в спортната практика или при организирането на ротационен метод на работа.

Начини за осъществяване на връзката между вътреорганизмовите ритми и факторите на околната среда.

От природните фактори най-голяма роля за поддържане на ритъма на тялото (биоритмите) играят:

1. Ритъмът на смяна на деня и нощта (светлина и тъмнина);

2. Ритмичност на промените в температурата на околната среда през деня: през деня е по-топло, отколкото през нощта.

3. Ритъм на храненедейности;

4. Ритъм на двигателната активност;

Механизмът на синхронизиране на промените във външната средапромяната на деня и нощта с биоритмите. Един от най-важните канали за получаване на информация за външния свят е зрението. Промяната в осветеността на ретината е основният сензор за време. Въздействието на светлинния цикъл върху процесите в организма се осъществява чрез връзката на рецепторите на ретината със супрахиазматичното ядро (СУЯ) на хипоталамуса, а чрез него с епифизата и симпатиковите ганглии.

Циркаден център.

Съществуването на такъв център е отбелязано от основателите на хронобиологията Ашоф и Питендриг през 1947 г. Те твърдят, че контролният център на биологичния часовник в тялото е SCN, разположен над оптичната хиазма в основата на мозъка (обемът му е около 0,3 mm³). При гризачите съдържа приблизително 10 000 неврони.

Когато SCN се разрушава при животните, цикличното освобождаване на хормоните на стреса - адреналин и глюкокортикоиди - изчезва, изчезва циркадната двигателна активност; периодите на сън и бодърстване стават хаотични.

Уникалността на SCN е, че в нейните неврони „работят“ така наречените часовникови гени. Характеристика на SCN невроните е тяхната способност, дори когато са отстранени от тялото, да поддържат нейсмейкърната активност (активност на пейсмейкъра).

SCN невроните са функционално свързани с епифизната жлеза. Епифизната жлеза е ключово звено в осъществяването на биоритмите - тя е и биологичният часовник на тялото, чийто ход зависи от осветеността на ретината. На тъмно се увеличава производството на мелатонин в епифизната жлеза, а на светло - на серотонин. Мелатонинът е хормонът на нощта, той регулира смяната на фазите на съня. Безсънието при възрастните хора често се свързва с дефицит на мелатонин. Между другото, сутрешното мляко на кравите има хипнотичен ефект, т.к. съдържа мелатонин.Мелатонинът играе важна роля и при възстановяването на централната нервна система след нараняване, ускорява образуването на синапси. Интрамускулното приложение на мелатонин помага за възстановяване на движенията на парализиран крайник.

Беше отбелязано, че дори в условията на постоянна тъмнина, цикличната промяна на температурата на околната среда през деня (температурата е по-висока през деня и по-ниска през нощта) гарантира безопасността на биоритмите на тялото.

Много органи в тялото имат свои собствени пейсмейкъри. Такива двигатели се намират в сърцето, червата и черния дроб. Клетките на тези пейсмейкъри са подложени на влиянието на SCN. Ако дейността на такива органи е изкуствено отстранена от контрола на SCN, това е изпълнено с развитието на определени здравословни проблеми.

Един от неблагоприятните фактори за запазване на биоритмите е нарушение на диетата. През 2000-2004 г. бяха публикувани поредица от сензационни трудове на швейцарски и американски изследователи. В експеримента нощните гризачи се хранят само през светлата част на деня. За тях това е неестествено, както човек винаги се храни само през нощта. В резултат на преструктурирането на диетата ежедневната активност на часовниковите гени в пейсмейкърните клетки на вътрешните органи постепенно престава да съвпада с ритъма, наложен им от SCN. Животните започнаха да се разболяват. Оказа се, че такова преструктуриране е придружено от намаляване на имунитета, развитие на сърдечна патология и други нарушения.

Това означава, че призивът за спазване на правилна диета има научна основа.