.:: Neviditelný čert ::.

Cirkadiánní rytmus

rubrika: Populárně naučný koutek

Cirkadiánní rytmus (případně cirkadiální) je biologický rytmus s periodou o délce 20–28 hodin. Je jedním z biorytmů, tedy kolísání aktivity a bdělosti nejčastěji s denní, měsíční nebo roční periodou. Různé systémy těla sledují cirkadiánní rytmy, které jsou synchronizovány s hlavními hodinami v mozku. Tyto hlavní hodiny jsou přímo ovlivněny podněty prostředí, zejména světlem, a proto jsou cirkadiánní rytmy svázány s cyklem dne a noci. Pokud je cirkadiánní rytmus správně sladěn, může podporovat konzistentní a regenerační spánek. Když je ale tento cirkadiánní rytmus zahozen, může způsobit značné problémy se spánkem, včetně nespavosti.

Lucifer

Regulace spánku je řízena homeostatickou fyziologií cirkadiánního rytmu a cyklu spánku a bdění. „Cirkadiánní rytmus“ označuje 24hodinový vnitřní časový systém v mozku, který reguluje cykly bdělosti a ospalosti v reakci na světelné podněty z prostředí. Lidská cirkadiánní fyziologie a chování se vyvíjely v souladu s rotací Země kolem své osy. Biologický cirkadiánní systém se rozšířil, aby usnadnil adaptaci na změny prostředí a předvídání kolísání slunečního záření, teploty a dostupnosti potravy. Absence endogenních cirkadiánních hodin by zhoršila schopnost Homo sapiens optimalizovat energetický výdej a vnitřní fyziologické procesy.

Nedostatek spánku a narušené spánkové vzorce mohou nepříznivě ovlivnit řadu základních denních funkcí. Během spánku dochází ke konsolidaci paměti, opravě tkání a metabolické regulaci. Cyklus spánku a bdění ovlivňuje stravovací návyky a fyziologické funkce, jako je trávení, tělesná teplota a uvolňování hormonů. Narušení spánku může narušit každodenní fungování a přispět k rozvoji mnoha poruch. Mezi chronické zdravotní stavy spojené s narušením cirkadiánního rytmu patří cukrovka, obezita, deprese, bipolární porucha, sezónní afektivní porucha a další poruchy spánku, jako je nespavost a obstrukční spánková apnoe.

Zkoumání vztahu mezi cirkadiánními rytmy a buněčnou biologií je nezbytné pro pochopení fyziologických a patologických mechanismů, které jsou základem onemocnění. Porušení související se stárnutím, faktory prostředí nebo genetickými mutacemi mohou nepříznivě ovlivnit buněčné funkce a zdraví organismu. Cirkadiánní rytmy se spoléhají na pozitivní a negativní molekulární zpětnovazební smyčky pro regulaci genové exprese. Bylo identifikováno několik genů molekulárních hodin, které regulují transkripci a translaci. Exprese těchto genů jádrových hodin v buňkách ovlivňuje řadu signálních drah, což umožňuje buněčné rozpoznávání denní doby a koordinaci vhodných biologických funkcí. Fosforylace proteinů jádrových hodin navíc podporuje degradaci proteinů a udržuje synchronizaci 24hodinového cyklu. Detekce cirkadiánních rytmů v jaderných i bezjaderných buňkách naznačuje, že molekulární hodiny jsou autonomní, ačkoli k regulaci mohou přispívat i vnější signály.

Narušení cirkadiánních rytmů může mít významné zdravotní důsledky v mnoha orgánových systémech, včetně imunitního, reprodukčního, gastrointestinálního, kosterního, endokrinního, ledvinového a kardiovaskulárního systému. Centrální hodiny neboli suprachiasmatické jádro (SCN) nejsou jediným mechanismem řídícím cirkadiánní regulaci. Nedávné objevy identifikovaly sekundární neboli periferní oscilátory v celém těle v orgánech, jako je srdce, játra, ledviny, plíce, střeva, kůže, lymfocyty, jícen, slezina, brzlík, nadledviny, prostata a čichový bulbus. Přestože fungují nezávisle, periferní hodiny zůstávají synchronizované se SCN a jsou ovlivňovány různými faktory, jako je teplota, načasování jídla a vnější podněty prostředí.

Cirkadiánní pacemaker se nachází v sulcus nucifera (SCN) hypotalamu. Přechod ze světla do tmy iniciuje signalizaci prostřednictvím retinohypothalamicko-pineální dráhy. Během světelné fáze přenášejí axony vycházející z gangliových buněk sítnice signály prostřednictvím zrakového nervu (hlavový nerv II) a aktivují SCN. SCN následně generuje inhibiční signály prostřednictvím kyseliny γ-aminomáselné (GABA), čímž potlačuje aktivitu v paraventrikulárním jádru. Axonální výběžky pak putují intermediolaterálním buněčným sloupcem a inhibují horní cervikální ganglion, čímž potlačují aktivitu sympatického nervového systému. Sekrece melatoninu z epifýzy do oběhu je následně inhibována.

S blížící se tmou způsobuje absence světla snížení stimulace SCN gangliovými buňkami sítnice. Snížená aktivita SCN umožňuje aktivaci paraventrikulárního jádra, které vysílá výběžky přes intermediolaterální jádro do horního cervikálního ganglia. Aktivace sympatického nervového systému podporuje ospalost. Epifýza následně vylučuje melatonin do oběhu. Poruchy spánkových cyklů mohou mít významné nepříznivé účinky na celkové zdraví. Nerytmická regulace tělesné teploty, hladiny kortizolu a sekrece melatoninu slouží jako indikátory cirkadiánní nepravidelnosti. Systematické kolísání tělesné teploty během cyklu spánku a bdění znamená, že odchylky od očekávaných vzorců mohou naznačovat nástup onemocnění nebo přítomnost vnějších rušivých faktorů. Sekrece kortizolu se řídí cirkadiánním rytmem pod kontrolou SCN prostřednictvím paraventrikulárního jádra hypotalamu. Nadměrná produkce kortizolu může narušit zahájení spánku. Sekrece melatoninu je podobně rytmická a snížená produkce melatoninu může narušit nástup spánku.

Cestování přes více časových pásem přes meridiány může způsobit nesoulad mezi vnitřním cirkadiánním časem a místním časem prostředí. Vystavení umělému světlu z elektronických zařízení, jako jsou počítače, televizory a mobilní telefony, může také narušit udržování normální cirkadiánní rytmicity. Rostoucí množství důkazů spojuje cirkadiánní poruchy s poruchami nálady, včetně sezónní afektivní poruchy. Depresivní symptomy u postižených jedinců jsou často spojeny se základní poruchou cirkadiánního rytmu. Léčebné strategie zahrnují farmakologickou terapii v kombinaci se světelnou terapií a stanovení stabilního režimu spánku a bdění.

Experimenty naznačují, že očekávání hraje klíčovou roli. V jedné známé studii byli účastníci informováni, že budou probuzeni v určitý čas – a jejich hormonální profil se tomu přizpůsobil, i když skutečný čas byl jiný. Mozek tedy nereaguje jen na světlo nebo zvuk. Reaguje na předpoklad. To znamená, že pokud víte, že budík zazvoní v 6:30, vaše tělo může aktivovat proces probuzení ještě před samotným zvukem. Nejde o přesné měření minut jako u digitálních hodin. Jde o biologickou přípravu na bdělost.

Ne u všech lidí fungují vnitřní hodiny stejně přesně. Cirkadiánní rytmus se liší podle chronotypu – ranní „skřivani“ mají tendenci probouzet se spontánně častěji než noční „sovy“. Stále také probíhá výzkum toho, jak přesně se vědomé očekávání promítá do hormonální regulace během spánku. Jedno je ale jisté: spánek není pasivní stav. Mozek zůstává aktivní, analyzuje a předvídá. Když se probudíte pár minut před budíkem, není to náhoda ani šestý smysl. Je to důkaz, že vaše tělo dokáže plánovat i během spánku. Váš mozek nečeká, až zazvoní budík. On už dávno ví, že přijde.

Zdroje: