Сон, циркадные ритмы и обмен веществ

Вся жизнь на Земле, от простейших до сложнейших организмов, регулируется циркадными ритмами, которые соответствуют 24 часам в сутках.

Суточные ритмы встречаются даже среди наиболее ранних форм жизни. Например, внутренние часы позволяют каждой цианобактерии, одноклеточной сине-зеленой водоросли, запустить фотосинтетические механизмы еще до восхода солнца, чтобы начать использовать энергию с первыми лучами.

Реагируя на свет и темноту, эти механизмы выключаются, как только солнце заходит, — так ресурсы используются максимально эффективно, и ночью вступают в действие те процессы, которым ультрафиолетовое излучение может навредить.

Хотя механизмы, существующие в человеческом организме, слегка отличаются от тех, что действуют в цианобактерии, принципы работы те же. Наш мозг синхронизирует часы относительно света и темноты, а сигналы об этом получает через особые рецепторы в глазах. По сути, циркадные ритмы регулируют время сна и бодрствования, которое синхронизируется с суточным вращением Земли.

Когда сон и еда не синхронизированы с внутренними часами организма, это может привести к изменениям аппетита и обмена веществ.

Всего лишь 15 лет назад считалось, что мозг является главным часовым механизмом, задача которого — посылать сигнал о начале работы всем органам. Но с тех пор, как ученые обнаружили такие механизмы в клетках различных органов, например, в печени, поджелудочной железе, сердце и других, становится ясно, что мозг, скорее, дирижер этого оркестра.

У каждого органа есть свои внутренние часы, регулирующие производство ферментов и молекул в зависимости от времени суток. Работа мозга заключается в том, чтобы следить за их синхронизацией. Рассинхронизация между мозгом и остальными органами или между отдельными органами может привести к проблемам. Например, если работа поджелудочной железы не синхронизирована с печенью, уровень производства инсулина может быть слишком низким или слишком высоким.

От 10 до 30% генов в различных органах являются так называемыми генами-часами, влияющими на множество процессов в организме. Одна из наиболее существенных их функций — обмен веществ и процесс переработки жира и сахара.

Первые исследования на мышах показали, что мутации в генах-часах приводят к нарушениям обмена веществ, ожирению и сопряженным с ним проблемами. Последующие наблюдения у людей показали, что рабочие, трудящиеся посменно, более склонны к ожирению. Однако, это доказательство было, скорее, косвенным, а не прямым, т. к. у людей на этой работе обычно присутствует нерегулярное питание, сбиваются часы сна и отсутствует спортивная нагрузка. Кроме того, внутренние часы могут сбиться при нерегулярном потреблении пищи, недостаточном сне или перемещении из одного часового пояса в другой, делая человека уязвимым и увеличивая предрасположенность к ожирению, диабету, депрессии и другим расстройствам.

На самом деле, уже несколько десятков лет назад ученые стали приходить к выводу, что есть прямая связь между количеством часов сна и лишним весом.

Люди, которые склонны хронически недосыпать, больше подвержены риску ожирения и набору лишнего веса.

В 2011 году вышло исследование, показавшее, что люди, употребляющие высококалорийную пищу после 8 часов вечера, более склонны к ожирению. Тем не менее, нет определенного ответа, связано ли это со временем употребления пищи или же с тем, что «совы» в среднем спали меньше, чем «жаворонки».

Одна из подконтрольных функций циркадных ритмов — это регуляция гормональных циклов, включая такие гормоны, как лептин, грелин, инсулин и гормон роста, а также гормоны, отвечающие за обмен веществ и утилизацию макронутриентов в течении суток.

Очевидно, что нарушения нормальных циркадных циклов могут повлечь негативное влияние на регуляцию жировых тканей.

Например, вечером, при нормальных обстоятельствах, клетки становятся менее чувствительными к инсулину, и организм менее эффективен в управлении уровнем глюкозы в крови. При нормальной функции циркадного ритма в ночное время увеличивается секреция гормона роста, который стимулирует организм использовать жир в качестве топлива и делает его менее эффективным при использовании углеводов или глюкозы. Уровень кортизола, известного как гормон стресса и активно участвующего в утилизации углеводов организмом, падает в вечерние часы и находится в своем пике после пробуждения.

Как вы можете себе представить, нарушения циркадного ритма напрямую повлияют на регуляцию веса, сохранение мышечной массы тела и многие другие функции, зависящие от обмена веществ. Даже способность организма переваривать пищу и перемещать ее по пищеварительному тракту соответствует цикличности времени в сутках. Исследования показывают, что пища, съеденная утром, продвигается на 50% быстрее через желудочно-кишечный тракт, чем аналогичное количество еды, употребленное в вечернее время.

Исходя из этих данных, оптимальным режимом для организма будет раннее засыпание и относительно ранний подъем.

Наблюдения подтверждают, что люди, которые начинают спать больше, улучшают показатели веса и обмена веществ.

Недавние исследования показали, что все люди из группы, отправленной в недельный поход, будучи под воздействием только естественных световых циклов и костра, обрели естественный биологический ритм. Получение достаточного количества сна (7−9 часов каждую ночь для взрослых), безусловно, одна из лучших привычек, которая поддержит здоровье и оптимальный обмен веществ.

Источник картинки: РИАновости