Hogyan ketyeg a biológiai óránk?

https://kep.index.hu/1/0/3541/35417/354171/35417197_2709517_5cc1f88ed38f6e5b064d9770cfc3cf6e_wm.jpg
Megosztás/Share

A cirkadián ritmus, vagyis a biológiai óra egy egysége egy olyan, nagyjából 24 órás ciklusnak, ami a pár napnál hosszabb életű élőlények biokémiai, fiziológiai folyamataiban vagy viselkedésében lép fel. A cirkadián kifejezés szó szerinti jelentése „körülbelül egy nap(os)”, ám a biológiai ritmusnak nem csak körülbelüli napi egysége van, váltakozása lehet például árapályhoz köthető, heti, évszakos, éves is, melynek vizsgálatával a kronobiológia foglalkozik.

A biológiai óra hallatán sokan egy karlegyintéssel reagálnak, mivel azt gondolják, hogy ez valami humbug, pedig szó sincs ilyenről. Annyira tudományosan megalapozott jelenség, hogy 2017-ben orvosi-élettani Nobel-díjat kapott Jeffrey C. Hall, Michael Rosbach és Michael W. Young a cirkadián ritmust szabályzó molekuláris mechanizmusok feltárásáért, de kezdjük inkább az elejétől.

Évezredek óta köztudott, hogy a napszaki és évszaki változások hatással vannak az élőlények életfolyamataira. A cirkadián ritmus első ismert leírása Thaszoszi Androszthenész nevű hajóskapitánytól származik, aki Nagy Sándor flottájában szolgált az i. e. 4. században. Több kontinensen is megfigyelte, hogy a tamarindusz fa leveleinek helyzete a napszakok során jellegzetesen változik.

Mimózák vagyunk?

Leveleivel vagy virágaival a nap járását követő növényfajok mozgását tanulmányozta Jean-Jacques d’Ortous de Mairan francia geofizikus 1792-ben, és érdekes megfigyelést tett: a szemérmes mimóza (Mimosa pudica) sötétben, dobozba zárva is követte a napszakokat. Nappal a növény levelei ugyanúgy szét vannak nyílva, mintha fényárba úszna, ellenben éjszaka szokás szerint összezárultak.

Ez hogy lehetséges?

A kísérlet azt bizonyította, hogy a mimóza, mely lehetett volna bármilyen megfigyelhető élő organizmus, nem a nap ritmusához hanem saját belső órájához igazodik, mint valami ritmusgenerátor, és fény érzékelése nélkül is képes követni az idő múlását. Tehát nemcsak a cirkadián határozza meg az adott élőlény ritmusát, hanem van egy veleszületett ritmusa is, amit leginkább a szívritmushoz hasonlónak lehet elképzelni.

Hat hétre elvonultak

A következő nagyobb felfedezés, ami nem a cirkadián ritmus, hanem a belső cirkadián ritmusunk létezését bizonyítja, a Chicagói Egyetem professzora, Nathaniel Kleitman, és kutatási asszisztense, Bruce Richardson nevével fémjelezhető. A kutató és asszisztense hat hétre elvonultak a Kentucky államban található Mamut-barlangba, mely bolygónk egyik legmélyebb- és fénytől elzárt ürege.

Csak élelmet, vizet, két kórházi ágyat és tömérdek mérőműszert vittek magukkal. A kísérlettel arra keresték a választ, hogy ha megszűnik a kapcsolatuk a ciklikus fényviszonyokkal, tehát a nappalok és éjszakák váltakozásaival, akkor miként alakul az alvás- és az ébrenlét biológiai ciklusa. Végül harminckét napot töltöttek teljes sötétségben, de két kutatási eredménnyel gazdagabban hagyhatták el az üreget.

Cirka 24 órás ritmusban

A kutatás egyik eredménye az volt, hogy kékfény (gyakorlatilag minden fényforrás ebből tartalmazza a legtöbbet) hiányában is maradt a ritmikus váltakozás, tehát megerősítést nyert az az elmélet, hogy napfény hiányában is rendelkeznek az élőlények egy belső cirkadián ritmussal, mivel nem vált véletlenszerűvé az éber- és az alvó állapotuk. Nagyjából tizenöt órán át voltak ébren, melyeket körülbelül kilenc órás alvási ciklusok váltottak.

A másik meglepő felfedezés az volt, hogy valóban „cirka” a jelenség megfelelő jelzője, tehát csak nagyjából huszonnégy óra a napi biológiai ritmus, mivel nem olyan pontos, mint a svájci óra. A huszonéves asszisztens napi ciklusai huszonhat-huszonnyolc órásak voltak, míg az idősebb, negyvenes kutatóé valamivel közelebb volt a huszonnégy órás ciklushoz. Ennek a felfedezésnek a lényegi konklúziója az lett, hogy egy átlagos felnőtt ember belső cirkadián ritmusának a hosszúsága nagyjából huszonnégy óra és tizenöt perc. Valójában ez a kutatási eredmény alapozta meg a „cirka”-, tehát megközelítőleg, körülbelül jelzőt, amit Franz Hallberg amerikai biológus, a kronobiológia egyik megalapítója vezetett be az irodalomba.

Mi zavarhatja meg a biológiai óra működését?

Rengeteg tényező befolyásolhatja a biológiai óránkat, ilyen például a fény hiánya, a kialvatlanság, a különböző rendszertelenségek az életünkben, melyek hosszabb ideig fennállnak. Napjainkban az egyik legnagyobb egészségügyi kockázatot előidéző állapot az éjszakai-, de sokkal inkább a váltott műszakrend.

Az érintetteknél negyvenkét százalékkal valószínűbb a kettes típusú cukorbetegség kialakulása, egy nemrég megjelent kutatás szerint. A reggelenként jelentkező inzulinrezisztencia és a délelőtt fellépő fokozott inzulin érzékenység is valószínűleg a CLOCK gének befolyása alatt áll, de az bizonyítást nyert, hogy a szénhidrát-anyagcsere és a cirkadián rendszer között molekuláris összefüggés van.

Nem igazán jó az éjszakai műszak

Továbbá a váltott műszakrend szerinti rendelkezésre állás rontja az agyi kapacitást: a kísérleti alanyok rosszabbul teljesítettek a memóriateszteken. Bizonyított tény, hogy a rendszertelen ciklusosság kedvez a memória zavaroknak, a demenciának, érzelmi- illetve emocionális instabilitásnak.

Ezeket legtöbbször az okozza, hogy változik az alvási periódus ideje. A szív-és érrendszeri megbetegedések esélyét is növeli, ha valaki több mint öt éve dolgozik váltott műszakban. A hízás is írható a kialvatlanság számlájára, mivel a kevés alvás következtében egy olyan hormon termelődik a szervezetünkben, amely jóllakottság esetén is éhségérzetet vált ki.

Alváshiány is egy járvány

A reggelenként jelentkező inzulinrezisztencia és a délelőtt fellépő fokozott inzulin érzékenység is valószínűleg a CLOCK gének befolyása alatt áll, de az bizonyítást nyert, hogy a szénhidrát-anyagcsere és a cirkadián rendszer között molekuláris összefüggés van. Kalsbek munkatársaival együtt, a világon elsőként kimutatta, hogy a 2-es típusú diabétesz kialakulásában jelentős szerepet játszanak a CLOCK gének.

Ha hosszabb távon kevesebbet alszunk 6-7 óránál, az már igencsak gyengíti az immunrendszert, és több mint duplájára emeli a rákos megbetegedések kialakulásának kockázatát. A WHO 2007-ben felvette a váltott műszakot a rákkeltő tényezők listájára, az alváshiányt pedig járványnak nyilvánította a fejlettebb országokban.

Forrás: Matthew Walker PhD: Miért alszunk? – Az alvás és az álmok hatalma, Akkord Kiadó, 2009

Maradj otthon és tanulj valamit ...ma is, ...holnap is, ...holnapután is
Ma is tanultam valamit 1-2-3.

Ma is tanultam valamit 1-2-3: Most együtt csak 9990 forintért!

Megveszem most!

Megosztás/Share

Forrás: https://index.hu/tudomany/til/2020/11/19/hogyan_ketyeg_a_biologiai_orank/