Главная /
Здоровье /
Гайд по сну и циркадным ритмам

Гайд по сну и циркадным ритмам

Здоровье | 25 января 2018

Обоснование роли режима, как ведущего фактора в укреплении здоровья получено лишь недавно и связано, в основном, с развитием биоритмологии и нейрофизиологии.

Для того чтобы объяснить, как контролируется режим сна и бодрствования в наших организмах, требуется понимание процессов его определяющих, а именно, биоритмологии и какие циклические закономерности существуют у живых существ.

Цикличность процессов жизнедеятельности обусловливает необходимость соответствия режиму, представляющего собой рациональный распорядок дня, оптимальное взаимодействие и определённую последовательность периодов подъёма и снижения активности, бодрствования и сна.

Смена состояний бодрствования и сна у теплокровных животных и человека связана со строгой ритмичностью всех физиологических функций организма. Суточная периодичность этих функций имеет важное значение в приспособлении организма к окружающей среде.

Суточный ритм (точнее, околосуточный) называется циркадианным (циркадным).

Что такое циркадианные ритмы?

Циркадианные ритмы - это физические, ментальные и поведенческие изменения, которые следуют примерно 24-часовому циклу, реагируя прежде всего на свет и темноту в окружающей организм среде. Они определяют физиологические процессы у большинства живых существ. Изучение циркадианных ритмов называется хронобиологией.

Биологические часы и циркадианные ритмы - это одно и то же?

Нет, но они взаимосвязаны. Биологические часы опосредуют наши суточные ритмы.

Что такое биологические часы?

Биологические часы, контролирующие циркадианные ритмы, представляют собой группы взаимодействующих молекул в клетках по всему телу. «Основной водитель ритма (master-clock)» в мозгу координирует все часы тела, чтобы они синхронизировались.

Что такое «основной водитель ритма» (ОВР)?

«Основной водитель ритма (master-clock)», контролирующий циркадианные ритмы - это область гипоталамуса, состоящая из группы (несколько десятков тысяч) нейронов мозга, называемых супрахиазматическим ядром (SCN), расположенная непосредственно над перекрёстом зрительных нервов.

Как циркадианные ритмы связаны со сном?

Суточные ритмы играют важную роль в определении характера сна человека. ОВР (SCN), контролирует производство целого ряда нейропептидов и нейтротрансмиттеров, в частности, мелатонина, гормона, который регулирует в том числе и наш сон. SCN получает информацию от особых ганглионарных клеток сетчатки глаза (ipRGCs). Когда вечером становится меньше света - SCN «советует» эпифизу производить больше мелатонина, чтобы появилась сонливость.

Что такое эпифиз и зачем он нужен?

Эпифиз (шишковидная железа) - нейроэндокринный орган, обнаружен у всех позвоночных. Его основная функция - передача информации о световом режиме в окружающей среде во внутреннюю среду организма. За счёт этого обеспечивается поддержание физиологических ритмов и их адаптация к условиям внешней среды. У рыб, земноводных, рептилий и птиц свет проходит через тонкий череп, а эпифиз обладает свойством непосредственной фоторецепции (т.е. возможностью восприятия световых сигналов). Возможно, поэтому его называют «третьим глазом».

У млекопитающих шишковидная железа является исключительно эндокринным органом, а сигналы об уровне освещённости она воспринимает через ряд посреднических структур. У человека эпифиз располагается в задней части III желудочка мозга. Его вес у взрослых мужчин достигает 125 мг, у женщин - 110 мг. Основные клеточные элементы - пинеалоциты - содержат комплексы различного размера пузырьков, которые представляют собой депо мелатонина и биогенных аминов.

Физиологический контроль эндокринной функции эпифиза осуществляется в значительной мере световым режимом. Световая информация передаётся от ганглионарных клеток сетчатки глаза (ipRGCs) через ретино-гипоталамический тракт (RHT) в эпифиз по нейронам супрахиазматического ядра (SCN) гипоталамуса через ствол верхней грудной части спинного мозга и симпатические нейроны верхнего шейного ганглия.

В тёмное время суток сигналы от SCN вызывают увеличение синтеза и высвобождения норадреналина из симпатических окончаний. Этот нейромедиатор возбуждает рецепторы, расположенные на мембране пинеалоцитов, стимулируя, таким образом, синтез мелатонина. Свет угнетает продукцию и секрецию мелатонина, и поэтому его максимальный уровень в эпифизе и крови человека и животных наблюдается в ночные часы, а минимальный - в утренние и дневные.

Основные функции эпифиза в организме:

Регуляция циркадианных и сезонных ритмов организма
Регуляция репродуктивной функции
Антиоксидантная защита организма
Противоопухолевая защита
Регуляция режима старения

Что такое мелатонин и зачем он нужен?

Мелатонин является производным биогенного амина - серотонина, который в свою очередь синтезируется из аминокислоты триптофана, поступающей с пищей. Активность ферментов, участвующих в превращении серотонина в мелатонин, подавляется освещением - вот почему производство этого гормона происходит в тёмное время суток. В среднем, в организме взрослого человека синтезируется за день около 30 мг мелатонина. Взаимодействие мелатонина с клетками может происходить различными путями.

Мелатонин обладает амфифильными свойствами, то есть растворяется как в воде, так и в жирах. Благодаря этому он преодолевает все тканевые барьеры, свободно проходит через клеточные мембраны. Мелатонин может воздействовать на внутриклеточные процессы, как минуя систему рецепторов и сигнальных молекул, так и путём взаимодействия с ядерными и мембранными рецепторами. Рецепторы к мелатонину обнаружены в различных ядрах гипоталамуса, сетчатке глаза и других тканях нейрогенной и иной природы.

Кроме эпифиза мелатонин в незначительных количествах может продуцироваться сетчаткой, цилиарным телом глаза, органами желудочно-кишечного тракта, почками, надпочечниками, яичниками, эндометрием, плацентой, тимусом, клетками крови (лейкоциты, тромбоциты) и эндотелием (клетками сосудистой стенки). Биологическое действие этого мелатонина реализуется непосредственно там, где он образуется.

Все биологические ритмы находятся в строгой подчинённости основному водителю ритмов (ОВР), расположенному в супрахиазматических ядрах гипоталамуса (SCN). Гормоном-посредником, доносящим руководящие сигналы до органов и тканей, является мелатонин. При этом характер ответа регулируется не только уровнем гормона в крови, но и продолжительностью его ночной секреции. Кроме этого, мелатонин обеспечивает адаптацию эндогенных биоритмов к постоянно меняющимся условиям внешней среды.

Регулирующая роль мелатонина универсальна для всех живых организмов, о чём свидетельствует присутствие этого гормона и чёткая ритмичность его продукции у всех известных животных, начиная с одноклеточных.

Есть ли у циркадианных ритмов генетический компонент?

Да. Исследователи определили гены (Per1, Per2, PerЗ, Cry-1, Cry-2, Clock, Bmal1/Мор3, Tim и др.), которые направляют циркадианные ритмы у людей, плодовых мушек, мышей, грибов и некоторых других модельных организмов, используемых для генетических исследований.

Суточные ритмы установлены в организме раз и навсегда?

Циркадианные ритмы обеспечиваются естественными процессами в организме, но на них также влияют сигналы из окружающей среды. Свет - это главный сигнал, влияющий на циркадианные ритмы, включающий или выключающий гены, контролирующие биологические часы организма.

Человек не рождается с готовым чувством времени; околосуточные биоритмы не имеются в готовом и законченном виде к моменту рождения, а формируются в процессе развития на основе индивидуальной временной шкалы растущего организма. Биоритмы начинают проявляться уже в первые недели жизни, вероятно, они имеются и у зародыша, но их проявления в онтогенезе реализуются постепенно. Некоторые биоритмы достигают параметров взрослых людей в школьном возрасте (пульс, температура тела, сон и др.). Например, когда вы были младенцем, ребёнком и подростком, ваш организм требовал больше часов на сон, а ваша активность в течение дня, скорее всего, имела другие характеристики.

У всех людей суточные ритмы одинаковые?

Нет, биологические ритмы могут варьироваться от человека к человеку и зависеть от множества факторов, как внешних, так и внутренних. Многие люди испытывают сильнейшее желание спать между 13:00 и 15:00 (т.н. сиеста, послеобеденный сон). Некоторые люди склонны к активности в первой половине светового дня (т.н. «жаворонки»), в то время как другие лучше всего функционируют вечером («совы»).

Как циркадианные ритмы влияют на функцию и здоровье организма?

Циркадианные ритмы могут влиять на циклы сна, бодрствование, температуру тела, интенсивность обмена веществ, восстановительные процессы и другие важные функции организма. Суточные ритмы связаны с различными нарушениями сна, такими как бессонница. Аномальные циркадианные ритмы также принимают участие в развитии ожирения, диабета, депрессии, биполярного расстройства и сезонных аффективных расстройств.

Каким образом осуществляется регуляция сна-бодрствования?

Регуляция осуществляется посредством гормонов (мелатонин) и химических медиаторов: моноаминов (ацетилхолин, катехоламины, серотонин), аминокислот (ГАМК) и нейропептидов (динорфины, глюкагон, инсулин, энкефалины, нейротензин, пептид сна и пр.) под действием внешних и внутренних факторов.

Внешним фактором является естественный механизм, определяющий все ритмы живых организмов, - это смена дня и ночи, света и темноты, обусловленные вращением планеты вокруг своей оси. Устройствами, способными воспринимать световую информацию и преобразовывать ее в сигналы, управляющие ритмами организма были предопределены - органы зрения, супрахиазмальные ядра гипоталамуса (SCN), латеральные коленчатые тела таламуса, верхние бугры четверохолмия и эпифиз.

Согласно современным представлениям световая информация воспринимаемая особыми светочувствительными клетками (ipRGCs) (третий класс фоторецепторов сетчатки глаза, помимо палочек и колбочек), содержащими пигмент меланопсин (в отличие от родопсина палочек и йодопсина колбочек) передается по ретино-гипоталамическому тракту (RHT) в супрахиазматическое ядро гипоталамуса (SCN), а затем в шишковидную железу (эпифиз) через боковой рог спинного мозга и симпатические нейроны верхнего шейного ганглия, иннервирующие эпифиз.

Сигнал от супрахиазматического ядра вызывает высвобождение норадреналина из симпатических нейронов, который возбуждает мембранные рецепторы клеток эпифиза, синтезирующие мелатонин. Мелатонин является посредником, доносящим информацию о световом режиме окружающей среды внутренней среде организма и обеспечивающим таким образом адаптацию физиологических ритмов к условиям внешней среды.

Активность ферментов, участвующих в синтезе мелатонина носит циркадианный характер и подавляется светом, поэтому уровень мелатонина начинает повышаться в вечернее время, достигает максимума к середине ночи, а затем прогрессивно снижается до минимума в утренние часы.

Подобная нейроэндокринная регуляция обеспечивает не только суточные и связанные со сном колебания различных физиологических переменных: температуры тела, артериального давления и др., в которых мелатонин выступает как регулятор-синхронизатор биологических ритмов, но и запуск аркуатного осциллятора (структуры гипоталамуса, принимающей участие в формировании пищевого поведения), и выделение гипофизарных гормонов.

Установлено, что у здоровых детей концентрация мелатонина в крови постепенно нарастает вплоть до года и сохраняется на достаточно высоком уровне до пубертатного периода. У ребят младшего возраста ночью количество мелатонина выше, чем днем, примерно в 40 раз. У маленьких детей этот гормон выполняет две функции: продлевает сон и подавляет секрецию половых гормонов.

В период полового созревания количество циркулирующего в крови гормона снижается, причем наиболее отчетливо именно в период наступления половой зрелости. Разница между его ночной и дневной концентрацией сокращается до 10 раз. Отмечено, что у детей с замедленным половым созреванием уровень мелатонина более высокий. Если содержание гормона продолжает оставаться высоким (в пять и более раз выше возрастной нормы), половое созревание затягивается надолго.

Изменение продукции мелатонина, выходящее за рамки нормальных физиологических колебаний, способны привести к рассогласованию как собственно биологических ритмов организма между собой (внутренний десинхроноз), так и к рассогласованию ритмов организма с ритмами окружающей среды (внешний десинхроноз).

Ритмический характер носят не только деятельность сердца и дыхание, но и все остальные физиологические и психические процессы у человека. В настоящее время у людей обнаружено более 400 процессов, подчиненных циркадианным ритмам. Суточные колебания для большинства функций проявляются в постепенном повышении показателей от утренних часов к дневным и вечерним и падении в ночное время. Одной из самых изученных является суточная динамика температуры тела, которая на рассвете низкая (36,0 °С), к полудню повышается до 36,4 °С, вечером (примерно, к 18 часам) достигает максимума (36,8°С), затем снова понижается. Минимум температуры приходится на 2-4 ч ночи. Амплитуда колебаний может составлять у здоровых людей 0,8-0,9 °С. Сходную суточную динамику имеет, как правило, и ряд других физиологических функций. В ночные часы по сравнению с дневными уменьшаются газообмен между кровью и тканями, масса циркулирующей крови, частота дыхания, артериальное давление и др. Вместе с тем для некоторых процессов, в частности для деятельности эндокринных желез, выявлена противоположная динамика. Так, наибольший уровень секреции гормона роста гипофизом происходит в ночные часы, поэтому можно говорить, что дети преимущественно растут по ночам. Таким образом, организм взрослого человека в разное время суток представляет собой различную физиологическую, биохимическую и даже морфологическую систему.

Весьма интересные и важные для оценки временной динамики состояния человека данные получены в биоритмологических исследованиях работоспособности. Оказалось, что у большинства людей она повышается в дневное время и снижается ночью. Изучены более короткие (до 1,5 ч) колебания работоспособности с подъемами и спадами. У многих взрослых людей имеются 2 периода повышения умственной работоспособности в течение суток: первый подъем с 8 до 12 ч, второй - с 17 до 19 ч. Днем с 13 до 15, ночью с 2 до 5 ч работоспособность обычно самая низкая. Эти и другие данные указывают на необходимость учета биологических ритмов в организации трудовой и учебной деятельности.

Как циркадианные ритмы связаны с десинхронозами (джетлагом)?

Джетлаг - дословно «реактивное отставание» возникает, когда путешественник страдает от нарушения циркадианных ритмов (десинхроноза).

Когда вы быстро перемещаетесь между часовыми поясами, время биологических часов вашего организма будет отличаться от внешних часов окружающей среды. Например, при перелёте из Москвы в Новосибирск, вы «теряете» 4 часа времени. Поэтому, при пробуждении в 7:00 утра, ваше тело по-прежнему думает, что сейчас 3:00 ночи, из-за чего ощущается дезориентация, дискомфорт и расстройства деятельности организма. Часы вашего тела, в конечном счёте, перестраиваются, но это чаще всего занимает несколько дней. Скорость приспособления организма к новому расписанию сильно зависит от особенностей конкретного человека, кому-то потребуется несколько дней, кто-то вообще может ничего не заметить. Сдвиг на один час у здоровых людей обычно не вызывает серьёзных последствий, однако, в присутствии других неблагоприятных факторов может также вызывать десинхроноз.Те же процессы возникают, например, при сменной работе и при любом другом несоблюдении режима.

Почему и как происходит рассогласование циркадианных ритмов?

Если вы следите за естественными сигналами своего тела относительно того, когда ложиться спать и просыпаться, ваш циркадианный ритм должен оставаться сбалансированным, но изменения в вашем графике, например, если вы ложитесь поздно в будни и пытаетесь выспаться в выходные - нарушают ваши суточные ритмы.

Известно, что при резких изменениях привычного режима, особенно при нарушениях сна, возникают болезненные состояния, получившие название десинхронозов.

Они находят отражение в неадекватных эмоциональных реакциях, отказе от еды, повышенной раздражительности, утомляемости, снижению работоспособности и др.

Вместе с тем нельзя подходить к режиму только как к сугубо временному «жёсткому» распорядку дня с обязательными точно определенными и ежедневно повторяющимися событиями. В таком случае снижается способность адаптации к изменяющимся условиям, создаются предпосылки для развития переутомления.

Существуют две группы расстройств, связанных с околосуточными ритмами:

преходящие (джетлаг и связанные со сменным графиком работы);
хронические (синдром задержки фазы сна [DSPS], синдром раннего наступления фазы сна [ASPS], нерегулярный цикл «сон-бодрствование» и синдром не-24-часового цикла «сон-бодрствование».

При возникновении хронических десинхронозов рекомендуется консультация специалиста.

Как обеспечить нормальное функционирование биологических часов?

Учитывая данные современной биоритмологии, можно считать, что рациональный режим должен быть стабильным и вместе с тем динамичным для постоянного обеспечения адаптации к изменяющимся условиям внешней социальной и биологической среды.

Такие физиологические функции, как температура тела, артериальное давление, частота пульса и другие параметры, существенно различаются по своей суточной динамике у лиц разных биоритмологических типов. Наличие этих биоритмологических типологических различий имеет важное значение для поиска эффективных путей организации трудовой и других видов деятельности в целях повышения производительности труда, профилактики травматизма и др.

В связи с этим на первый план должна выступать рациональная организация режима дня с учетом этих особенностей.

Придерживайтесь строгого графика сна. Продолжительность сна - это одна из составляющих уравнения, но ежедневное пробуждение в одно и то же время также помогает контролировать ваш циркадианный ритм. Нередко возникающий соблазн выспаться впрок на выходных, чаще всего не работает и может привести к сбросу часовых механизмов выработанных в течение недели.
Утренняя физическая активность. Воздействие утреннего солнечного света (даже в пасмурный день) не только простимулирует обмен веществ, но также поможет откалибровать циркадианный ритм. Короткая прогулка на свежем воздухе утром даст вам достаточное количество солнечного света, чтобы сигнализировать вашему мозгу, что пришло время начать день. Нет времени ходить? Хотя бы расшторьте окна или включите яркий свет.
Ограничение использования дисплеев (экранов) перед сном. Яркий свет в вечерние часы может рассогласовать ваши биологические часы; поступающая об освещённости информация, сообщает мозгу, что ещё день. Интенсивный свет фиолетово-голубого спектра (от 460 до 484 нм), излучаемый телевизорами, мониторами, планшетами и мобильными телефонами, является самым сильным подавителем синтеза мелатонина (в два раза выше зелёного спектра, около 555 нм) поэтому старайтесь не использовать устройства по крайней мере за два часа до сна.

Для того чтобы отрегулировать собственные суточные ритмы и режим сна рекомендуется произвести следующие процедуры:

Сначала выясните, сколько сна вам действительно нужно (подсказка: большинству людей требуется от семи до девяти часов). Затем вычтя сон из времени, когда вам нужно проснуться, определите, когда именно вы должны начинать спать. Если, например, вам следует вместо привычных вам 23:00, вы определили начало необходимого сна в 22:00, попробуйте постепенно сдвигать время засыпания с 15-минутным шагом - 22:45 в течение первой недели, 22:30 в течение второй недели, 22:15 вечера в течение третьей недели. Таким образом, приспособление организма к режиму будет плавным, естественным и не будет существенно отражаться на ваших социальных привычках.

За час до вашего нового времени сна, начните ритуал подготовки. Ослабьте освещение, выключите электронику и попробуйте расслабиться, примите теплую ванну, читайте бумажные книги, постарайтесь расслабиться.

Автор: Pavel Polè