Когато дезориентираме собствените си тела, защо е опасно да се храним през нощта
Не много фактори на околната среда са толкова важни, колкото циркадния ритъм, дефиниран от всички физически, психически и поведенчески промени, които се случват в 24-часовия цикъл.
Нашето поведение, физиология и биохимия отразяват ежедневния цикъл на планетата, т.е.хората, които не успеят да се синхронизират с природата, биха ли по-често страдали от диабет, затлъстяване и сърдечни заболявания. Освен това стомашно-чревните заболявания, депресията и други подобни заболявания са по-чести сред тези, които нямат нормални навици на сън.
Според ново изследване обаче не само звуковите смущения могат да доведат до нежелани физиологични симптоми, но и Хранителните навици, които нарушават циркадния ритъм, могат да ни причинят сериозни здравословни проблеми.
С течение на времето има няколко проучвания, които подчертават значението на циркадния ритъм. Например работниците на смени са предоставили на епидемиолозите ценна информация за важността на поддържането на нормален режим на сън, което се превръща в сън през нощта. Многократно е показано, че тези работници са склонни към развитие на метаболитни заболявания и едно от изследванията, които разглеждат тази тема, заключава, че хората, които работят през нощни смени, са с 40% по-склонни да развият сърдечно-съдови заболявания. Друго подобно проучване на учени от университета в Квебек заключава, че мъжете, които работят през нощни смени, са 3 пъти по-склонни към рак на простатата. Канадски изследователи вярват, че излагането на светлина през нощта влияе върху производството на мелатонин и предизвиква набор от събития в тялото, които могат да насърчат растежа на туморите.
Механизмите зад тези връзки между циркадния ритъм и неговите ефекти върху тялото не са напълно изяснени, но множество проучвания върху животни и проучвания показват, че диетата е важен фактор за поддържане на енергийния баланс и здравето.
Изследванията на гризачи показват, че „простото ограничаване на графика за хранене до неподходящи часове има неблагоприятни последици“, отбеляза Джо Бас от Северозападния университет. Изследванията върху мишки са показали това диета с високо съдържание на мазнини, прилагана по всяко време на денонощието, правеше животните затлъстели и нездравословни. Ако обаче мишките са били хранени само през нощта (животните в проучването са били нощни и следователно обикновено хранени през нощта), нежеланите метаболитни ефекти са били драстично намалени, въпреки факта, че животните са консумирали същия брой калории, както преди.
Нещо повече, дори незначителни отклонения от нормалния циркаден ритъм могат да повлияят на начина, по който обработваме храната. По-рано тази година Франк Шеер от Медицинското училище в Харвард и Марта Гаролет от Университета в Мурсия публикуваха резултатите от проучване на 420 диети в Испания. Участниците се записаха в програма за отслабване и учените следваха хранителните си навици. Половината от участниците са яли основното ястие за деня преди 15:00, докато останалите участници са яли по-късно.
И двете групи спазваха подобна диета, тренираха толкова, тренираха подобен брой часове и произвеждаха относително еднакво ниво на хормони, свързани с глада.
въпреки това, тези, които преди са яли основното ядене, са загубили повече тегло в сравнение с други субекти. „Тази информация показва, че времето, в което ядем основното хранене, може да предскаже скоростта на отслабване“, обясни Шеер.
Констатациите на Шеер подкрепят идеята, че човешкият метаболизъм зависи до голяма степен от циркадната „машина“ в нашите гени и че всяко несъответствие между двете може сериозно да повлияе на здравето.
Изследователят Сатчидананда Панда от Института за биологични изследвания Салк много ясно обясни разликата между начина, по който работим през нощта и начина, по който работим през деня, казвайки: „Ние сме различни животни през нощта, отколкото сме през деня“.
Други часовници за тяло
Преди десетилетия повечето учени, изучаващи циркадния ритъм, описват циркадния часовник като система, регулирана от супрахиазматичното ядро (NSC), група от 20 000 неврони в хипоталамуса, която служи като проводник на 24-часовия ритъм. Установено е, че при животните SCN лезиите влияят върху биологичния ритъм. Останалата част от тялото обаче пасивно следва SCN.
„Тази идея се промени доста бързо в края на 90-те години, след като бяха клонирани първите гени„ часовник “, които координират функциите на циркадния ритъм“, казва Джоузеф Такахаши от Медицинския институт „Хауърд Хюз“.
С идентифицирането на гени, които синхронизират поведението на тялото и функциите на организмите с въртенето на Земята, Такахаши и други учени откриха часовникови гени, изразени в почти всяка тъкан в тялото.
По този начин учените осъзнаха, че СНС не е единствената част от тялото, която се занимава с регулирането на биологичния часовник. Други елементи в периферните тъкани също помагат за ежедневното ритмично функциониране на органите.
В червата, например, чревната подвижност и абсорбция се различават в зависимост от времето на деня. Подобно на всички часовници в тялото, тези ритми се ръководят от часовникови гени, които работят в обратна връзка с транскрипция. Тоест, транскрипционни фактори като CLOCK и BMAL1 активират експресията на голям брой гени, чиито протеини от своя страна инхибират CLOCK и BMAL1 фактори, причинявайки ежедневни трептения на тяхната експресия.
Периферните циркадни часовници се ръководят от SNA и всички часовници са уязвими на zeitgeberi, термин, получен от немския език, който се отнася до всеки външен стимул, който синхронизира биологичния ритъм на тялото с 24-часовия ритуал. За SCN основният цайтгебер е светлината. Вместо това периферните тъканни часовници могат да имат друг цайтгебер, като консумацията на храна.
За да се разграничим от чисто научното обяснение, можем да вземем за пример черния дроб на мишка. Този орган има 300 генни експресии, които се колебаят, когато на мишката не е позволено да яде. Предоставяйки на животното достъп до храна денем и нощем, броят на генетичните изрази се увеличава до 3000. Освен това, ако мишките са имали достъп до храна само 9 часа през деня (когато гризачите обикновено спят), броят на израженията достига 5000. Следователно консумацията на храна оказва голямо влияние върху 24-часовия ритъм.
В друго проучване, Винсент Касоне, професор по биология в университета в Кентъки, установява, че стомашно-чревният тракт на бозайниците е чувствителен към програмата за хранене. Освен това животните, които имат дисфункционален основен вътрешен часовник (като тези, чиято SNA не функционира нормално), могат да използват храната като начин да коригират нормалния си дневен график, подходящ за видовете. „Ако животните се хранят след определено време, тяхната стомашно-чревна система им казва колко е часът“, обясни Касоне.
Въпреки това очевидно влияние на приема на храна върху часовниците в периферните тъкани, изглежда, че SNA не е толкова засегната.
Следователно учените спекулират с това здравословни проблеми при хора, които работят на смени и са хранели мишки, когато е трябвало действително да спят, са причинени от десинхронизация на SNA с периферните часовници.
„Подозираме, че яденето в неподходящо време на деня кара периферните часовници (черен дроб, мастна тъкан, панкреас и мускули) да достигнат различно положение от SCN. Вярваме, че това може да причини проблеми в енергийния ритъм на тялото “, каза изследователят Георгиос Пасхос от университета в Пенсилвания.
Метаболизъм и вътрешен часовник
Разглеждайки по-отблизо гените, чиято експресия може да бъде повлияна от неспазване на графика за хранене, Panda установи, че те имат ефект върху глюкозата, синтеза и разграждането на мастните киселини, производството на холестерол и функцията на черния дроб. В резултат на това откритие той твърди, че За да функционират правилно някои протеини, те се нуждаят от това човек да се въздържа от храна в определени моменти от 24-часовия дневен цикъл.
PhosphoCREB, например, регулира освобождаването на глюкоза, когато животните спят (т.е. през деня). По този начин тези гени трябва да бъдат активни само през деня. За разлика от това, при хранени животни денем и нощем нивото на pCREB е било високо през цялото време.
Има безброй изследвания, които показват, че циркадните часовници в периферните тъкани са жизненоважни за тялото, като ни влияят до клетъчно ниво.
Пример за проучване, което още преди 25 години демонстрира тясната връзка между метаболизма и циркадните часовници, е на Мич Лазар от Университета в Пенсилвания, който откри ядрения рецептор Rev-erbα, който регулира генната експресия. чрез епигеномен модулатор, наречен HDAC3. Това, което изуми Лазар, бяха циркадните трептения на генните експресии. В случая с черния дроб той забеляза, че когато премахне гена, органът се пълни с мазнини.
По този начин проучването предоставя молекулярно обяснение на това, което е известно от десетилетия: съществува циркаден ритъм за съхранение и синтез на липиди. По време на периоди на сън тялото изгаря мазнини, а по време на будност черният дроб ги съхранява. При мишките генът HDAC3 се произвежда през деня, когато животните спят и по този начин помага да се медиира използването на липидите. Когато Rev-erbα и HDAC3 са инактивирани през нощта (когато мишките са будни и се хранят), предшествениците на глюкоза се изтласкват към липиден синтез и съхранение. По-късно, когато гризачите заспят, те могат да обърнат процеса, като произвеждат глюкоза, за да осигурят функционирането на организма (тъй като глюкозата е основно гориво за организма, помагайки за производството на протеини и метаболизма на липидите). В резултат на изследванията си Лазар и екипът му заявиха през 2011 г., че подозират, че Rev-erbα и HDAC3 „представляват един от онези защитни механизми, които позволяват на черния дроб да произвежда глюкоза, когато животното не яде“.
По подобен начин Panda отбеляза миналата година, че мишките, хранени с високо съдържание на мазнини през деня, имат по-ниски колебания в експресията на Rev-erbα, както и повишени нива на мастни натрупвания и маркери, които показват чернодробно заболяване.
Отново учените подозираха, че проблемът се корени в несинхронизирането на основния вътрешен часовник (SNA) с периферните часовници в чернодробната тъкан, червата, панкреаса и други органи, участващи в метаболизма. Защо? Защото когато настъпи вечерта и мозъкът ни получи информация от светлия цайтгебер, който му „казва“, че денят е приключил, метаболизмът ни ще продължи да бъде активен, докато ядем, защото тази консумация на храна през нощта обърква нашите циркадни часовници. периферни части на тялото. Освен това, тъй като двата сигнала идват, за да носят противоположна информация (дифузната светлина казва на тялото, че трябва да спи, докато храната го подтиква да бъде активен), метаболизмът се обърква и започва да функционира необичайно.
През 2006 г. друго проучване, този път от Паоло Сасоне-Корси, доведе до идентифициране на протеин CLOCK (който регулира циркадните ритми), който работи в баланс с протеина SIRT1, който модулира нивото на енергия, използвана от клетката.
Освен това анализът на този протеин, наречен SIRT1, показа, че той уравновесява функцията на протеина CLOCK. Въпреки че функциите на двата протеина са различни, те си взаимодействат и създават връзка, която се регулира вътре в клетката.
SIRT1 усеща енергийното ниво в клетката и неговата активност се регулира от броя на хранителните вещества, които една клетка консумира. Той също така помага на клетките да издържат на оксидативен и радиационен стрес и следователно SIRT1 е известен със способността си да контролира процеса на стареене.
CLOCK и SIRT1 са част от епигенома, който от своя страна се състои от протеини, които оцеляват във връзка с ДНК на клетка и които под действието на фактори на околната среда карат гените в клетките да се държат по различен начин, дори ако самата генна структура, не се променя.
„Когато балансът между тези два жизненоважни протеина е нарушен, нормалните клетъчни функции могат да бъдат нарушени. Поради ролята, която тези два ензима играят, промените в нашия режим на сън или храненето в неподходящо време имат пряк ефект върху поведението на нашите клетки “, заключи Сасоне-Корси.
И тогава, когато видим резултатите от всички тези изследвания, се чудим дали не е възможно чрез тази тенденция да консумираме храна през периода, когато геномът „почива“, да се изложим на угояване и метаболитни заболявания? Лазар твърди, че експериментът не е завършен и че последният етап от него ще трябва да свърже точките между неадекватната програма за хранене, епигенетичната активност, нарушена от циркадния часовник и метаболитните заболявания.
въпреки това, хората, особено тези в развиващите се страни, които прекарват много време на изкуствена светлина, които прекарват нощите си в гледане на телевизия и които ядат храна по всяко време на денонощието, са били подложени на „експеримент“ от десетилетия без той въздъхна. За всички нас естествената светлина вече не диктува времето от деня, в който се храним, и това може да е грешка, която телата ни не могат да простят.