HIBÁSAN IDŐZÍTETT
Négy napig viseljen speciális szemüveget? Reggel felteszed és leveszed, mielőtt este lefekszel? Nem probléma, ha kutatásra használják, azt mondta tíz egészséges tesztelő, és Dieter Kunztól kapták az egyik vizuális segédeszközt. A berlini Sankt Hedwig Kórház alvóorvosa fényérzékelőket épített a szemüvegkeretbe. "Ez lehetővé teszi számunkra, hogy meghatározzuk a fényviszonyokat, ahol azok különösen fontosak nekünk, embereknek: a szemen."
Az eredmény riasztó: "Az egész időszak alatt a tesztalanyok soha nem voltak elég fényesek a szemükön" - mondja Kunz. Az átlagos fényerő - statisztikailag mediánértékként meghatározva - kevesebb, mint 50 lux volt bármely órában. Biológiai szempontból ez szinte állandó sötétség - mondja Kunz. „Eleinte azt hittük, hogy az eredmények mérési hibák.” Köztudott volt, hogy sokan rosszul megvilágított helyiségekben töltik a napot. De az a tény, hogy ilyen ritkán és röviden átmentek a nappali fénybe - és akkor is, amikor mégis, alig nézik a ragyogó eget, az új volt. És végzetes következménye van: az időérzékünk elvész. A sejtjeinket és szerveinket vezérlő belső ritmusok ellapulnak. Egyre inkább egymás ellen dolgoznak, és egyre rosszabbul szinkronizálják a természet nappali-éjszakai ritmusát.
Már nem csak a kronobiológusok, vagyis a belső órák kutatói hozzák összefüggésbe olyan életmódbeli betegségeket, mint az elhízás, a felnőttkori cukorbetegség, a szívrohamok, a metabolikus szindróma vagy akár a depresszió ritmus nélküli életet. A pszichiáterek és a belgyógyászok számos olyan tanulmányra hivatkoznak, amelyek mind ugyanazt mondják: Ha a belső órák hibásan ketyegnek, a test és az agy anyagcseréje gyorsan kiegyensúlyozatlanná válik, és megnő a sok betegség kockázata.
A VEZETŐ AZ AJBAN
A kronobiológusok most koncepciókat dolgoznak ki az éjszakai és a műszakos munka kezelésére, valamint tippeket adnak az aritmiák és az álmatlanság ellen. És kutatják a fény és az ételbevitel óriási hatását nappal, sötétségben és éjszaka a böjtben. Russell Foster brit neurobiológus különleges fényreceptorokat fedezett fel az emlősök retinájában 1999-ben. Melanopszin sejteknek nevezte őket, mert azonos nevű vizuális pigmentet tartalmaznak. Ezek a sejtek mérik a szembe eső fény fényerejét és szabályozzák például a pupilla reflexjét. Mindenekelőtt azonban segítik a belső órák központi vezetőjét abban, hogy saját ritmusát a külső időhöz igazítsa. A vezető a diencephalonban ül: a suprachiasmaticus mag, röviden SCN, körülbelül 20 000 ritmikusan aktív és elektromosan összekapcsolt idegsejt páros gyűjteményéből áll. Ha a retina melanopsin sejtjei tiszta adatokat küldenek az SCN-re - világos napok, sötét éjszakák -, az SCN-nek sikerül pontosan 24 órára ütemeznie saját ritmusát.
Az SCN ezt követően továbbítja ezt a ciklust a testnek: Az éjszaka vége felé kiváltja a CRH hormon felszabadulását, és ezáltal növeli a stressz hormon szintjét. Este a tobozmirigyre utasítja az éjszakai melatonin hormon felszabadítását. És a mag testhőmérsékletének szabályozásával, amely késő este körülbelül egy fokkal alacsonyabb, mint délután, közvetett állandó időjelet biztosít a szerveknek.
A MOLEKULÁRIS MOZGÁS
A fényt tekintik az emberek központi időmérőjének. A reggeli gyenge záporok - például a nyugodt munkába járás napszemüveg nélkül - kétszer számítanak, mondja Dieter Kunz: "A reggeli fény élesen felébreszt, és fokozza a belső órák ingadozását." hogy terápiásan is felhasználhatja a biológiai inga célzott ütését: "Sokat segít a depressziós betegeknél, ha reggel hét órára küldi őket kifelé." És akik nem jönnek ki kívülre, például fényterápiás lámpát tehetnek az asztalukra.
De hány belső órája van az embereknek? Hogyan működnek? "Minden cellánk a saját belső órája" - válaszolja Paolo Sassone-Corsi, az amerikai Irvine-i Kaliforniai Egyetemről. Milliárd óra ketyeg a testben. Körülbelül tizenkét úgynevezett óra gén felelős ezért, amelyek legalább 20 modulátorral kölcsönhatásban rendkívül összetett molekuláris óraművet alkotnak.
Az óragének tartalmazzák azoknak a fehérjéknek a kódját, amelyek kiváltják vagy leállítják más gének olvasását. A genetikusok ezeket az anyagokat „transzkripciós faktoroknak” nevezik. Más órafehérjékkel kölcsönhatásban és biokémiailag meghatározott időeltolódás után gyengítik saját termelésüket. Ha az összes manipulált változó helyes, stabil ütemű ingadozások vannak: az érintett anyagok koncentrációi állandó ciklusban emelkednek és esnek. Az inga lengésének magasságát (amplitúdóját), frekvenciáját (frekvenciáját) és időbeli viszonyát egymáshoz (fázist) a számos modulátor szabályozza, amelyek közül néhány viszont a külső jelektől függ.
Az óra gének szilárdan tapadnak a sejteken. "A sejtek összes génjének akár 15 százaléka is fel-le mozog aktivitása során a nap folyamán" - mondja Sassone-Corsi. Melyek ezek a szövetektől függenek. Végül az emberi gének mintegy 90 százaléka valahol a testben alávetődik egy belső óra diktátumának. "Valójában szinte minden ritmikus" - mondja Achim Kramer, a berlini Charité óragénjeinek szakértője. Szinte az összes genetikai aktivitás felfelé és lefelé pulzál. De bár korábban azt gondolták, hogy a molekuláris ingák közvetlenül irányítják a sejtek működését, jelenleg az „epigenetika” játszik szerepet - ez a testünk „második kódja”, amely be- és kikapcsolhatja a géneket (Bild der Wissenschaft 3/2011, „Die Monsieur Lamarck feltámadása ").
Az epigenetikus módosítások teljes génaktivitási mintákat fagyaszthatnak meg. De ezek a minták látszólag 24 óránként szinte minden sejtben megváltoznak. Központi epigenetikus kapcsolórendszer, a hiszton kód felelős. Nyolc hisztonfehérje gömböket képez, amelyek köré a DNS-szál többé-kevésbé szorosan tekeri magát. Ha ez a kötés erős, a szomszédos gének nem aktiválhatók, ha laza, akkor olvashatók. Az enzimek segítségével a sejt megváltoztatja az egyes hisztonok biokémiáját, és így ellenőrzi génjeiket. És pontosan ezek az enzimek nyilvánvalóan az őrfehérjék partnerei is.
Konverzió a sejtmagban
Gyakorlatilag az élet minden formájában - emlősökben, rovarokban, növényekben és gombákban - a belső órák valami hasonlót tesznek a hiszton modulátorokkal. Az órafehérjék például olyan anyagokhoz kötődnek, amelyek metilcsoportokat adnak a fehérje gömbökhöz, vagy eltávolítják az acetilcsoportokat a hisztonokból. Ennek eredményeként a sejtmag DNS-fehérje keveréke, az úgynevezett kromatin állandóan átalakul, és ezzel együtt a génaktivitás mintája minden nap változik.
Mivel az epigenetikus enzimek specifikusan működnek, csak azok a gének vesznek részt, amelyekre egy sejtnek valóban szüksége van. Például a máj csak akkor termel emésztőenzimeket, ha számíthat az étel bevitelére. Dan Feng endokrinológus, az egyesült államokbeli Philadelphiából felfedezte, hogy a HDAC3 hisztonmodulátor és a "Rev-erb alfa" órafehérje együtt 14 000 gént kapcsol ki az egerek májsejtjeiben napközben, amikor az állatok szinte alszanak. Éjjel, az állatok aktivitási és étkezési szakaszában hiányzik az órafehérje, és 100 gén kivételével mind aktiválható. Ha Feng megzavarta a rendszert, az egerek anyagcseréje kiszabadult a kezéből. Zsíros mája van. Régóta ismert, hogy azok az egerek, amelyeknek csak a belső ritmusuk ellenére szabad enniük, normális kalóriabevitelük ellenére túlsúlyossá válnak, és megnövekszik a cukorbetegség kockázata. Ha ezt a forgatókönyvet alkalmazza az emberekre, megértheti, hogy a műszakban dolgozók miért szenvednek oly gyakran anyagcserezavarokban és szív- és érrendszeri betegségekben. És megérted, mennyire fontos a megfelelő időben enni.
Az úgynevezett perifériás belső órák esetében, amelyek nem az agyban, hanem olyan szervekben helyezkednek el, mint a bél, a hasnyálmirigy és az izmok, a fény és az SCN csak alárendelt szerepet játszik - mondja Achim Kramer. De: "A megfelelő időben történő étkezéssel célzottan növelhetem az órák amplitúdóját." Ez a hatás például üzleti útra is felhasználható: "Ha csak négy napig repülök San Franciscóba, akkor ott ebédelek éjszaka, hogy a perifériás belső óráim eleve ne változjanak. "
HOGYAN MEGJELENIK A MÁJ
Michael Hottiger, a Zürichi Egyetem molekuláris biológusa az élelmiszer hatását vizsgálja a máj belső órájára: "Valószínűleg több közvetlen kapcsolat van az anyagcsere és a perifériás szervek belső órái között." Szabályozza a máj aktivitási szokásait. Mivel sok aktív enzim "hatásában közvetlenül függ a metabolikus termékektől". De ezekre az anyagcseretermékekre, mint például a NAD + és az Acetyl-CoA, nem csak egy belső óra szabja meg a diktátumot. Koncentrációjuk is nagyon ingadozik, ha eszünk, ami viszont megváltoztatja a molekuláris óraműködést. "Például egy rossz időben történő étkezés egyértelműen beállíthatja a belső órákat" - mondja Hottiger.
Dieter Kunz ajánlása szerint a reggeli fénybe járást tehát Hottiger szerint energiadús reggelivel kell megelőznie, amelyet bőséges ebéd követ. Ez ideálisan támogatja a természetes ritmust. Ha viszont késő este megesz egy tányér tésztát, akkor a ritmus változik. "A májnak akkor az az érzése, hogy világos a nap."
A létfontosságú időzítő fény és az élelmiszer kezelésének jobb módja ezért hatékony gyógymód a gyakori betegségek ellen. Ezenkívül a kronobiológiailag orientált életmódváltás segíthet az embereknek teljesítményük javításában (erről bővebben a "Időszerzés" című cikkben, a 41. oldalon). De az alapkutatások új kiindulópontokat is nyújtanak a kábítószerek számára, mondja Achim Kramer: "A Rev-erb alfához kötődő anyagok például egyszer stabilizálhatják a műszakban dolgozók zavart belső óraműködését, vagy elősegíthetik a sugárhúzódást."
általában csak csúcsformában este
Ha az ilyen igények utópisztikusnak tűnnek az Ön számára, akkor kisebbet kell kezdenie, például a fényforrás megválasztásával. Úgy tűnik, hogy a kék fény aránya a 480 nanométer körüli hullámhossz-tartományban különösen fontos a belső óramű számára, mivel a melanopszin sejtek elsősorban erre reagálnak. „Reggel a hideg fehér fény, nagy arányban a kék fényben, jó. Este meleg fehérnek kell lennie, például gyertya vagy izzó fényéből ”- mondja Dieter Kunz ideális világítási profilt tervezve. Ha viszont a fény esténként túl hideg, akkor az az éjszakai melatonin hormon tíz perc elteltével csökken, és megváltoztatja a későbbi alvási szokásokat.
Christian Cajochen felfedezte, hogy még a nagy kékfényű LED-képernyők fénye is befolyásolja a belső órákat. "Ha este öt órát dolgozik a számítógép előtt, elnyomja a melatonin termelését" - mondja a bázeli kutató, "ami akár egy órával is elhalasztja a fáradtságot." Az éjszakai dolgozók célzottan kihasználhatják ezt a hatást. Másrészt, ha gyorsan el akar aludni, akkor halványítsa el a kék elemet a monitoron, vagy egyszerűen hagyja ki a számítógépet. És feltétlenül meg kell mosnia a fogát a sötétben. Dieter Kunz csodálkozott, amikor értékelte a szemüveget viselők tanulmányát: Az egész nap legfényesebb pillanata általában az esti pillantás volt a különösen erősen megvilágított fürdőszobai tükörbe. ■
PETER SPORK nemcsak gyakran és örömmel ír a kronobiológiáról, hanem jól látogatott előadásokat tart a belső órák témájában.
írta Spork Péter
KOMPAKT
· Körülbelül egy tucat gén és 20 modulátor anyag működteti a testünkben a billió órát.
· Ön ellenőrzi az emésztőenzimek, a növekedési hormonok és más anyagok időben történő felszabadulását a nap folyamán.
· Belső óráinkat könnyen megzavarhatja a fény hiánya, a műszakos munka és a merev munkaidő.
· Szív- és érrendszeri betegségek, elhízás és cukorbetegség alakulhat ki.
A belső órák az emberi testben
A belső órák nemcsak az ébrenlétet, az alvást és az étvágyat vezérlik. Az emésztőszervek, például a máj és a hasnyálmirigy, valamint az izmok és a zsírszövet éjszaka más feladatokat látnak el, mint nappal. A forgatással vagy lassulással járó biokémiai folyamatok (kék és piros nyilak) nagyrészt a testünk cukor- és zsíranyagcseréjének szabályozását szolgálják. A hasnyálmirigy ébrenléte alatt szabályozza az inzulin kiválasztását, alvás közben pedig a májban vércukorszint (glükóz) termelődik. De az általános növekedési folyamatokat alvás közben is szabályozzák - például a növekedési hormonok felszabadulásával a kora reggeli órákban. Az alváshiány és az esti zsíros ételek veszélyesek: kivezetik a nappali órát és elősegítik az inzulinrezisztenciát, ami jellemző a cukorbetegekre.