Хронобиология на храненето и метаболизма JEM - Journal of Nutritional Medicine
От една страна, биологичната ритмичност се отнася до морфологичното ниво, което означава, че функционалните ритми могат да бъдат открити в областта на гените, клетките, органите и тъканите, целия организъм и дори популациите. Второ ниво се отнася до различна продължителност на ритмите от милисекунди до години. Съществува връзка между продължителността на периода и функционалното значение на ритмите. Биологичната ритмичност има за задача ендогенна и екзогенна синхронизация. Ендогенната синхронизация е свързана с ритмите с продължителност на периода по-малка от 24 часа и по този начин служи за поддържане на времевия ред между ритмичните физиологични функции. Ритмите с продължителност от 24 часа и повече имат задачата за екзогенна синхронизация, т.е. оптималната адаптация на ендогенните физиологични ритми към ритмите на естествената среда. Изречението, измислено от Юрген Ашоф, според което човешкото същество е ритмично структурирано същество в ритмично структурирана среда, изразява това ясно.
Хронобиология на приема на храна
Времето за прием на храна може да повлияе на телесното тегло, плазмените концентрации на различни хормони, основната телесна температура, кръвното налягане, окисляването на субстрата и общото количество окислен субстрат. Пикът на окисляване на въглехидратите и мазнините настъпва по-бързо след сутрешно хранене, отколкото след идентично хранене вечер. Термогенният ефект на протеините е по-изразен след сутрешно хранене, отколкото след вечерно хранене. Добре известният факт, че вечерята е по-вероятно да доведе до наддаване на тегло, отколкото сутрешната, се подкрепя и от резултатите от хронобиологията (2). Хормоните и предавателите, които играят роля в регулирането на глада и ситостта, имат циркаден ритъм. Концентрацията на лептин в плазмата е висока през нощта и е свързана с намаляване на глада, докато през деня е ниска със съответно по-силно чувство на глад (2).
Хронобиология на храносмилането
Двигателната активност и секрецията в стомашно-чревния тракт са обект на колебания в ритъма на деня, някои от които също се вземат предвид при фармакотерапията. По принцип двигателните умения и секрецията в стомашно-чревния тракт показват противоположно циркадно поведение. Междинните и храносмилателните двигателни умения са по-ниски през нощта, отколкото през деня (3). Основното производство на стомашна киселина е най-високо вечер и най-ниско сутрин. Това е свързано с активността на парасимпатиковата иннервация, защото този циркаден ритъм изчезва след ваготомия. Базалният ритъм на секреция на стомашна киселина обаче е силно насложен от приема на храна. Приемът на храна през деня води до по-значително увеличаване на стомашната секреция, отколкото през нощта.
Циркадна система и ендокринен контрол на метаболизма
По-голямата част от тези хормони, които участват в регулирането на енергийния метаболизъм, имат циркадни ритми. Примери за това са инсулин, глюкагон, адипонектин или лептин. Нарушаването на циркадните ритми на тези регулатори е свързано със затлъстяване, хиперинсулинемия, дислипидемия, повишен риск от диабет тип 2 и сърдечно-съдови заболявания (4). Циркадните ритми на глюкоза и инсулин в плазмата се регулират от супрахиазматичното ядро в хипоталамуса и изчезват, когато тази структура е повредена. Тези ритми също са тясно свързани с промените в приема на храна и поведението. Ежедневното повишаване на плазмената концентрация на глюкоза е свързано със симпатиковата и парасимпатиковата инервация на черния дроб.
Метаболитното равновесие е свързано с интегрирането на метаболизма на глюкозата и мазнините на ниво органи и следователно зависи и от синхронизация във времето на различни периферни осцилатори, напр. в белите дробове, черния дроб или мускулите.
Хронобиология на метаболизма на глюкозата
Концентрацията на глюкоза и инсулин в плазмата показват най-високата стойност в началото на периода на активност. Както се очаква, концентрациите на тези два параметъра намаляват, когато няма храна. Циркадният ритъм на плазмената концентрация на глюкоза изчезва, но този на концентрацията на инсулин остава. От това може да се заключи, че циркадният ритъм на плазмената концентрация на инсулин не зависи от плазмената концентрация на глюкоза, но вероятно се контролира от централните нервни власти.
Глюкозният толеранс показва подобен ход като плазмената концентрация на глюкоза. Глюкозният толеранс е по-добър в началото на фазата на активност, отколкото в края на фазата на активността (5,6,7). Това повлиява отговора както на перорално, така и на интравенозно приложение на глюкоза. Циркадното поведение на глюкозния толеранс се дължи на съответния ритъм на инсулинова чувствителност. Това може да се използва и за примиряване на факта, че при почиващи хора глюкозата се предпочита сутрин, докато мазнините се предпочитат вечер. От това поведение на глюкозния толеранс, зависещо от времето на деня, се прави изводът, че високата плазмена концентрация на глюкоза в сутрешните часове с висока инсулинова чувствителност същевременно оптимално настройва организма към периода на активност с необходимостта от бързо снабдяване с енергия.
Във връзка с това представлява интерес проучване на Kräuchi et al (8), при което е изследван ефектът от богато на въглехидрати хранене сутрин и вечер върху циркадната фазова позиция на основната температура, сърдечната честота и съдържанието на мелатонин в слюнката. След като вечер се дава богата на въглехидрати храна, основната телесна температура и сърдечната честота са статистически значително по-високи в сравнение с идентичен прием на въглехидрати сутрин, но съдържанието на мелатонин в слюнката е намалено. Авторите разглеждат доставките на храна като вътрешен таймер, на който различните циркадни системи реагират по различен начин.
Хронобиология на метаболизма на мазнините
Във връзка с циркадния режим на сън и метаболизма на липидите има хипотеза, че циркадният ритъм между поведението сън-будност, т.е. също така между съня и консумацията на храна е отчасти свързано със скоростта на липогенезата по време на фазата на активност и липолизата през фазата на покой (9).
Време за прием на храна и циркаден ритъм на биосинтеза на ендогенния холестерол
Изследванията бяха извършени върху влиянието на времето на прием на храна върху циркадния ритъм на ендогенния биосинтез на холестерола. В проучване на Cella et al. (11) сравнява ендогенната биосинтеза на холестерол по време на два различни приема на храна. Ако храната се консумира в 7:00 ч., 11:50 ч. И 16:40 ч. (Основно условие), максимумът на ендогенната биосинтеза на холестерола е между 2200 и 0200, а минимумът е около 11:30. Ако, от друга страна, храненията са били приемани в 13:30, 18,20 и 23,10 часа, максимумът на синтеза на холестерол е възникнал със закъснение от 6 часа през първия ден, като времето на минималния синтез не е показало промяна. На 2-рия и 3-ия ден максимумът на синтеза на холестерол се измести още повече и настъпи едва 8,6 часа по-късно, докато времето на минималния синтез на холестерол също се измести с 6,5 часа. Поради това циркадният ритъм на ендогенния биосинтез на холестерола се влияе от времето, в което се консумира храна.
Друго интересно откритие на това проучване е, че при основното състояние има строго отрицателна корелация между циркадния ритъм на ендогенния биосинтез на холестерола (максимум през нощта) и този на секрецията на кортизол (максимум през сутринта). Тази корелация се губи, когато времето на прием на храна се измести, тъй като максимумът на ендогенния синтез на холестерол се измества към по-късно време от деня, докато няма промяна по отношение на времевия модел на секреция на кортизол.
Сезонна зависимост на параметрите на храненето и метаболизма
Някои примери за сезонни параметри на метаболизма и храненето са дадени в таблица 3. Няколко допълнителни забележки имат за цел да илюстрират значението на цирканелните колебания в метаболитните параметри. Активността на липопротеин липазата в мастната тъкан и мускулите е по-висока през зимата, отколкото през лятото, въпреки че тази разлика е по-изразена в мастната тъкан, отколкото в мускулите. Концентрацията на инсулин в плазмата на гладно е около два пъти по-висока през есента, отколкото през пролетта. Има доказателства и за циганен ритъм на глюкозен толеранс и концентрация на инсулин. Значително увеличение на съотношението глюкоза към инсулин може да се наблюдава през есента в сравнение с пролетта. Инсулиновият отговор на перорален прием на глюкоза е по-слаб и по-бавен през пролетта, отколкото през есента. В края на краищата концентрацията на HbA1 през лятото е с около 0,4 процента по-ниска, отколкото през зимата, което показва по-лош инсулинов отговор през зимата.
От не особено голямо практическо значение е фактът, че концентрацията на холестерол в плазмата явно зависи от времето на годината, както е показано и на фигура 1. Чернодробно свръхпродукция или намаляване на активността на LDL рецепторите се обсъждат като причини за тази сезонност.
Данните идват от проучване върху спа пациенти в предишната работна група на автора на тази прегледна статия (12). Терминът „начални стойности на холестерола“, който се появява на фигурата, означава, че плазмената концентрация на холестерол на участниците в проучването е определена преди началото на лечението и следователно следното лечение не е засегнато.
Заключение и обобщение
Факторът време не се разглежда достатъчно в конвенционалната медицина. Това е i.a. също да бъде критикуван, тъй като здравето и заболяванията трябва да се оценяват не само на химико-морфологична основа, но също така трябва да се обърне внимание на структурата на времето на човешкия организъм. Концепцията за структурата на времето трябва да се разбира като поява на ритмични явления, които са характеристика на жизнените процеси на всички организми. Ритмичните функции се отнасят от една страна за различни морфологични нива, а от друга за факта, че физиологичните ритми имат различна продължителност на периода. Характеристика на здравия организъм е добрата синхронизация на ритмите в организма, както и по отношение на времето с ритмичните изисквания на естествената среда. Нарушенията на структурата на времето са свързани с функционални увреждания и заболявания.
В областта на храненето и метаболизма, спазвайки структурата на времето играят роля в приема на храна, храносмилането, енергийния баланс, въглехидратния и мастния метаболизъм и в ендокринната регулация на метаболитните процеси. Пренебрегването на законите на хронобиологията на храненето и метаболизма може да доведе до причинно-следствена връзка с метаболитни и зависими от храненето заболявания.
Ао. Унив.-проф. Д-р Волфганг Марктл, GAMED- Виенска международна академия за холистична медицина, Санаториумstr. 2, 1140 Виена, e-mail: [email protected]
1) Stephan FK: „Другата“ циркадна система: Храната като Zeitgeber. J.Biol. Ритми, (2002), 17, 284-292.
2) Garaulet M, Madrid JA: Хронобиологични аспекти на храненето, метаболитния синдром и затлъстяването. Адв. Наркотик Делив. Rev. doi 10 1016/j.addr. 2010.05.005.
3) Sanders SW a. Moore JG: Стомашно-чревна хронофармакология и терапевтично значение. Фармацевт. (1992), 54, 1-15.
4) Stubblefield JJ a. Зелена CB: Циркадни часовници за бозайници и метаболизъм: Навигация в хранителните предизвикателства в ритмичен свят. В: LM Gunz изд. Циркадни часовници: Роля в здравето и болестите. Springer (2016) стр. 153-174.
5) Agishi Y, Hildebrandt G: Хронобиологични аспекти на физиотерапията и балнеолечението. Знание Поредица от публикации d. Inst.f. Rehab. и Baln. Bad Wildungen, том 2, Ковач, (1997).
6) La Fleur SE, Kalsbeek A, Wortel J, Fekkes ML a. Buijs RM: Ежедневен ритъм в глюкозната толерантност. Роля за супрахиазматичното ядро. Диабет (2001) 50, 1237-1243.
7) Cornelissen G: Когато ядете въпроси: 60 Yeras of Franz Halberg’s Nutrition Chronomics. The Open Nutriceuticals J. (2012) Suppl 1 - M2, 16-44.
8) Kräuchi K, Cajochen Chr., Werth E. a. Wirz- Справедливост: Промяна на вътрешните циркадни фазови връзки след сутрин спрямо вечерна храна, богата на въглехидрати при хората. J.Biol. Ритми (2002), 17, 364-376.
9) Danguir J: Връзката между храната и съня. В. Наръчник по физиология том II, Физиология на околната среда. Изд. MJ Fregly a. CM лист лед. Оксфорд Унив. Press, 1996, стр. 1375-1387.
10) Meier AH a. Burns JT: Циркадни хормонални ритми в липидната регулация. Amer.Zool. (1976) 16, 649-659.
11) Calla LK, van Cauter E, op. Schoeller DA: Ефект на времето за хранене върху дневния ритъм на синтеза на човешки холестерол. Am.J. Физиол. (1995), 269, Е 878 - Е 883.
12) G. Strauss-Blasche, C. Ekmekcioglu, V. Leibetseder, W. Marktl,
Сезонни вариации на понижаващите липидите ефекти на сложната спа терапия.
Изследване, допълващо med. Клас Naturheilkd. 10, 78-84 (2003)