História chronobiológie
Väčšina z nás má len veľmi málo vedomostí o vnútorných hodinách ľudského tela. Mladá európska veda s názvom chronobiológia však v posledných 30 rokoch získava na význame. Chronobiológia sa vzťahuje na cyklus dňa a noci, ktorý ovplyvňuje ľudský organizmus pri otáčaní Zeme. Od počiatku ľudstva ľudskú históriu formovalo svetlo a tma. Hlboko v našom tele sídlia geneticky prejavené časovače, ktoré riadia tento základný rytmus. Čím inteligentnejšie absorbujeme ich informácie, tým sú užitočnejšie. Toto spojenie je dôležité pri prevencii a liečbe chorôb, ako aj pri procese uzdravovania.
Počiatky chronobiológie siahajú do 18. storočia. Astronóm Jean Jacques d’Ortous de Mairan zaznamenal denné pohyby listov mimózy. Experimentmi sa mu podarilo dokázať, že listy sa aj v trvalej tme naďalej pohybujú v cirkadiánnom rytme. Podobné rytmické javy zaznamenali aj renomovaní vedci ako Georg Christoph Lichtenberg, Christoph Wilhelm Hufeland, Carl von Linné a predovšetkým Charles Darwin. Avšak až v 20. storočí sa začal skutočný chronobiologický výskum. Medzi jej priekopníkov patria Wilhelm Pfeffer, Erwin Bünning, Karl von Frisch, Jürgen Aschoff, Colin Pittendrigh a Arthur Winfree.
Tri základné cykly chronobiológie
Infradiánne rytmy
(odvodené z latinského slova infra, čo znamená „pod“, a latinského slova diem, čo znamená „deň“ – ak rozoberieme pôvod slova, infradiánsky znamená, že perióda tohto rytmu je dlhšia ako 24 hodín, preto je frekvencia pod/pod frekvenciou jedného dňa).
Ide o rytmy, ktoré trvajú dlhšie ako 24 hodín. Opakujú sa len raz za niekoľko dní, týždňov, mesiacov alebo dokonca raz za rok.
Dobrým príkladom sú sezónne rytmy, ako je migrácia vtákov, lunárne rytmy (ktoré sa riadia fázami Mesiaca, teda približne 29,5 dňa) a polomunárne rytmy (približne 14 dní), ktoré súvisia s prílivovými a odlivovými cyklami. Ďalším príkladom sú nepredvídateľné rytmy (tzv. „necirkadiánne rytmy“, ktoré nemajú žiadnu environmentálnu korešpondenciu), ako napríklad menštruačný cyklus ženy.
Ultradiánne rytmy
(odvodené z latinského ultra, čo znamená „mimo„, a z latinského slova diem, čo znamená „deň“ – ak rozoberieme pôvod slova, ultradiánny znamená, že perióda tohto rytmu je kratšia ako 24 hodín, a preto má frekvenciu mimo/vyššiu ako jeden deň).
Ide o biologické rytmy, ktoré sú kratšie ako 24 hodín. Existuje mnoho fyziologických funkcií ľudského tela, ktoré sú príkladom ultradiánneho rytmu. Tieto rytmy majú viacero cyklov v jednom dni. Dospelý človek má napríklad cyklus námahy a odpočinku približne každé dve hodiny.
Ultradiánne rytmy regulujú fyzické, emocionálne a duchovné funkcie. Často trvajú niekoľko hodín a zahŕňajú prijímanie potravy, krvný obeh, vylučovanie hormónov, rôzne fázy spánku a krivku ľudskej výkonnosti. Tieto procesy sú v našom tele zabudované miliónmi spôsobov. Niektoré trvajú len niekoľko sekúnd, napríklad kontrola dýchania. Niektoré trvajú len milisekundy, ako napríklad väčšina procesov, ktoré prebiehajú v bunke na úrovni mikrocirkulácie. Rytmy prílivu a odlivu (približne 12,4 hodiny) sa často pozorujú v morskom živote, sledujú prechod prílivu a odlivu z prílivu do odlivu a späť a majú špeciálnu funkciu pre mnohých ľudí žijúcich v príbojovej zóne.
Cirkadiánne rytmy
(z latinského „circa„, čo znamená „okolo“, a „diem„, čo znamená „deň“)
Ide o rytmy, ktoré trvajú približne 24 hodín, t. j. cyklus ľudského spánku a bdenia alebo pohyby listov rastlín. Mnohé účinky cirkadiánnych rytmov priamo a bezprostredne ovplyvňujú človeka, preto sú najrozsiahlejšie skúmané. Preto sa všetky ďalšie vysvetlenia týkajú cirkadiánnych rytmov.
Chronobiológia dnes
Oblasť chronobiológie sa vo svete rýchlo rozširuje. Zdravotníci, výskumníci a široká verejnosť si začínajú uvedomovať výhody využívania chronobiologických princípov vo všetkých oblastiach, od podávania liekov až po určenie najefektívnejšieho denného času na cvičenie. Chronobiológia sa využíva napríklad pri štúdiu genetiky, endokrinológie, ekológie, športovej medicíny a psychológie.
Obzvlášť lukratívna je chronofarmakologická oblasť chronobiológie. Tisíce štúdií priniesli informácie o tom, ako môže presné načasovanie lieku alebo doplnku znížiť vedľajšie účinky, mať silnejší účinok na cieľový orgánový systém alebo ochorenie a dokonca úplne narušiť fyziologický proces.
Mnohé renomované inštitúcie pridali oddelenia, laboratóriá a učebné plány zamerané na štúdium chronobiológie. Tieto inštitúcie poskytli prelomový výskum a poznatky, ktoré pomohli formovať modernú medicínu a pochopenie našich vrodených biologických rytmov. Melatonín, označovaný aj ako „materský hormón chronobiológie“, účinky svetla na rôzne choroby a fenomén chronotypov boli oblasťami osobitného záujmu.
Hoci sa chronobiológia stále považuje za mladú vedu, možnosti, ktoré predstavuje, sú nekonečné. Naše metódy výskumu sú čoraz dokonalejšie a s tým súvisí aj skutočnosť, že chronobiológia sa nakoniec stane vedúcou vednou disciplínou.
Vonkajšie a vnútorné hodiny riadia naše fyzické, mentálne a emocionálne funkcie bez toho, aby sme do nich museli zasahovať. Čím inteligentnejšie naladíme svoj život na tieto rytmy, tým väčší úžitok z toho budeme mať. Či už ide o ústnu sliznicu alebo pečeň, každý fyziologický systém má svoj vlastný biologický rytmus. Toto poznanie má mimoriadny význam pre choroby a uzdravovanie. Ochorenia ako astma, artritída, hypertenzia, depresia, infarkt, žalúdočné vredy, problémy so spánkom, poruchy mozgového metabolizmu a iné majú svoje vlastné fázy. Chronobiologický faktor účinných látok, ktoré sa používajú pri prevencii alebo liečbe chorôb, má zásadný význam. K dnešnému dňu môžeme rozlúštiť len malý zlomok tajomstiev, ktoré sú základom týchto látok. Množstvo dôležitých látok je však už k dispozícii ako chronobiologicky významná formula, vedecky testovaná a overená. Spočiatku boli chronobiológovia odmietaní. Dnes je ich veda uznávaným odvetvím výskumu, ktoré skúma vzájomné prepojenie tela, mysle a času. Možno vás čaká nemalé prekvapenie!
Najdôležitejším záverom z chronobiologického hľadiska je, že máme celý riadiaci balík geneticky determinovaných vnútorných „regulátorov času“. Najdôležitejšie je, že naše telo sa riadi vnútorným 24-hodinovým cyklom. Uvoľňovanie hormónov v konečnom dôsledku závisí od impulzov našich vnútorných hodín. Pod kontrolou nášho mozgu 150 posolových látok cirkulujúcich v krvi informuje naše orgány o aktuálnej situácii a predpisuje konkrétne dôsledky. Tieto hormóny majú povzbudzujúci a obmedzujúci účinok. Počas spánku sa nám znižuje telesná teplota, po prebudení sa nám zvyšuje krvný tlak atď. Tieto rytmy sa opakujú každých 24 hodín, deň za dňom, noc za nocou. Vedci preto hovoria o „cirkadiánnom“ rytme. Najkratší cyklus nahor a nadol sa meria v mozgových vlnách, ktoré trvajú len zlomky milisekúnd. Najdlhšie denné rytmy – napríklad hlad alebo potreba spánku – trvajú mnoho hodín.
Každú chvíľu chronobiológia premieňa dianie v našich orgánoch na jedinečné a charakteristické predstavenie. O hodinu neskôr už nič nezostane také, ako pred hodinou. Zdá sa, že s vekom niektoré naše vnútorné hodiny tikajú pomalšie, zatiaľ čo iné rýchlejšie. Majú tendenciu sa rozladiť a niektoré z nich v priebehu rokov prestanú tikať úplne. Orgány si začnú vytvárať vlastný rytmus a dochádza k poruchám. Ak zostanú neliečené, môžu sa vyvinúť choroby.
Veda rozlišuje približne 80 chorôb, ktoré sa všetky považujú za súvisiace so spánkom. Práve to je cieľom, ktorý sleduje chronofarmakológia: Správny prípravok v správnom čase. Súčasným cieľom je identifikovať cirkadiánnu zložku v čoraz väčšom počte ochorení alebo telesných dysfunkcií. Výsledkom sú prekvapivé možnosti liečby, ktoré sú účinnejšie a majú menej vedľajších účinkov. Chronobiologické lieky alebo potravinové doplnky rekalibrujú náš vnútorný regulátor času.
Faktor svetla a tmy neustále prispôsobuje naše každodenné funkcie 24-hodinovému rytmu. V našom tele sa táto informácia premieňa na signálny hormón nazývaný melatonín. Melatonín už za denného svetla dokončí množstvo úloh. Okolo jedenástej hodiny večer zvyčajne dochádza k náhlemu nárastu hladiny melatonínu na osem- až desaťnásobok normálnej hodnoty. To je signál pre mnohé orgány, aby spomalili svoju činnosť a zregenerovali sa. Mnohí starší ľudia však tento nočný nárast hladiny melatonínu do značnej miery stratili. Mnohé rytmy – vrátane spánku, krvného tlaku, telesnej teploty a hormónov – zostávajú nekontrolované. V týchto prípadoch je potrebná inteligentná forma chronobiologickej podpory. Vzrušujúce nedávne štúdie dospeli k cenným záverom. Vedci začínajú chápať hodinu, v ktorej majú nádorové bunky tendenciu deliť sa. Regulátory času, ktoré sa líšia od regulátorov času zdravých buniek, riadia nádory. Preto je veľmi dôležité, aby sa terapeutické cytotoxíny zavádzali do cieľového orgánu v čase, keď je ich vplyv na rast nádoru vyšší a keď je ich účinok menej škodlivý pre ostatné bunky. Chronofarmakológia, hľadanie terapeutických opatrení, ktoré sú v súlade s našimi vnútornými hodinami, je v súčasnosti najfascinujúcejšou oblasťou medicínskeho výskumu. Postupne začíname chápať, že čoraz viac chorôb sú poruchy rytmu. To je prvý krok k princípom chronobiológie.
Každá bunka produkuje veľmi špecifické látky, napríklad stavebné kamene aminokyselín. Po dosiahnutí požadovanej koncentrácie sa produkcia zastaví. Enzýmy tieto látky rozložia v priebehu niekoľkých hodín. Začína sa nový cyklus. Určité gény (označované aj ako „hodinové gény“) fungujú ako vypínače týchto procesov. Možno ich nájsť takmer v každom type ľudského tkaniva a ich vplyv je neuveriteľne mnohostranný, sofistikovaný a inteligentný. Všetky časti ľudského tela majú receptory, ktoré prijímajú informácie posolových látok a nervových podnetov. Ich citlivosť riadia „hodinové gény“. To platí aj pre účinok vitamínov, stopových prvkov a iných biologicky účinných látok vrátane liekov. Hlavný spínač sa nachádza v diencefale, centrálnej časti mozgu zloženej z dvoch štruktúr. Diencephalon prijíma správy zo špeciálnych fotobuniek umiestnených v sietnici. Tieto snímače, ktoré boli dekódované len nedávno, nerozpoznávajú predmety alebo farby, ale dennú dobu, okolitú atmosféru a ročné obdobia. Sú východiskovým bodom mechanizmu činnosti, ktorý možno vcelku opísať ako riadiacu miestnosť, kde sa nastavujú všetky vnútorné hodiny. Táto riadiaca miestnosť prenáša zmeny medzi denným a nočným časom z vonkajšieho sveta na nespočetné rytmy v našom tele a nastavuje ich na seba a medzi sebou. Svetlo je výkonný generátor impulzov. To, či človek prežije infarkt, môže závisieť od slnečných lúčov, ktoré presvitajú cez okno jednotky intenzívnej starostlivosti. Lôžka v severnom krídle nemocnice sú záhadne spojené s vyššou úmrtnosťou.
Prax chronobiológie
Aby naše telo mohlo plniť množstvo úloh, potrebuje prijímať cenné látky vo veľmi špecifických časoch dňa. Dokonca aj ľudia so zdravou stravou môžu pociťovať nedostatok živín, najmä ak sú vystavení každodennému stresu, toxínom z prostredia alebo metabolickým poruchám. Vedecký výskum nám poskytol presné informácie o tom, ktoré živiny telo potrebuje, kedy a aké dávkovanie poskytuje optimálnu podporu stráviteľnosti potravy. Zatiaľ čo niektoré živiny majú vzájomne posilňujúci účinok, iné môžu želanému účinku brániť. Chronobiologická prax zlepšuje schopnosť našich orgánov prijímať životne dôležité biologické látky. Poskytované vitamíny, minerály, stopové prvky a fytofarmaká sa dodávajú v inteligentnej kombinácii v správnom čase. Napríklad ranná kapsula pomáha telu udržiavať energetickú rovnováhu. Večerná kapsula pomáha spaľovať tuky počas noci a odstraňovať toxíny z tela. Vzorce špecifické pre jednotlivé pohlavia zohľadňujú rozdielny metabolizmus ženských a mužských orgánov.
Väčšina ľudí považuje vitamíny za darcov dobrého zdravia a prehĺta ich kedykoľvek v domnení, že nemôžu urobiť nič zlé. Zďaleka to tak nie je! Prísne pravidlá chronobiológie platia aj vtedy, keď sa snažíte odstrániť nedostatok vitamínov alebo minerálov. Vitamíny? Najprv sa pozrite na hodiny! Rozhodujúci je časový údaj: V prvom rade sa účinok niektorých vitamínov ráno jednoducho líši od ich účinku večer. Po druhé, ich účinok na metabolizmus môže narušiť 24-hodinový rytmus orgánov nášho tela. Užívanie viaczložkového prípravku v chronobiologickej forme je jednoducho nevyhnutné. Ešte lepšie je zvoliť odlišný režim pre mužov a ženy.
Bezhlavé užívanie vitamínov a minerálov bez jasnej koncepcie nesie svoje riziká
Zmenený príjem
Biologické účinky vitamínov a stopových prvkov vykazujú veľké denné výkyvy a ovplyvňujú zmeny v činnosti organizmu.
Vitamíny prijímané s potravou alebo vo forme potravinových doplnkov potrebujú na svoj transport do cieľových oblastí tuky alebo vodu. Pozrime sa najprv na vitamíny rozpustné v tukoch: Po rozpustení vo vnútri molekúl tuku sa tieto vitamíny dostanú do lymfatických ciev, primárneho cievneho systému tkanivového moku. Lymfatické cievy sú priamo spojené len s niekoľkými orgánmi. Príslušné vitamíny sa hromadia predovšetkým v tukovom tkanive a v pečeni. Keď sa dostanú do tela, nedajú sa ľahko vylúčiť. Keďže zásobná kapacita tuku je obrovská, takéto vitamíny by sa mali prijímať len s maximálnou opatrnosťou. Existujú len štyri vitamíny rozpustné v tukoch: A, D, E a K. Najlepšie je užívať ich ráno po výdatných raňajkách a menej účinné sú, ak sa užívajú neskôr počas dňa. Voda je rozmiestnená po celom tele: vo vnútri buniek, v krvi a v medzibunkovom tkanive. Vitamínové látky rozpustené vo vode sú univerzálne účinné, ale aj oveľa prchavejšie. Pravidelne sa vylučujú močom.
Dôsledné denné dávkovanie pomáha predchádzať nedostatku vitamínov alebo poruchám metabolizmu. V skupine B je sedem vo vode rozpustných vitamínov: kyselina listová (B9), kyselina pantoténová (B5), tiamín (B1), kyanokobalamín (B12), riboflavín (B2), niacín (B3) a pyridoxín (B6). Ďalšie vitamíny rozpustné vo vode sú vitamín C (kyselina askorbová), biotín (vitamín H), cholín a myo-inozitol. Väčšina vitamínov nemá žiadny priamy účinok a zohráva len pomocnú úlohu pri určitých funkciách. Preto sa bežne klasifikujú ako koenzýmy alebo kofaktory. O zvyšné úlohy sa starajú iné látky – a to funguje len vtedy, ak sú tieto látky súčasne k dispozícii vo svojej aktívnej forme.
Čím viac výskumníkov sa touto problematikou zaoberá, tým viac kritérií musí byť splnených. Výzvou je aplikovať dva prísne oddelené – ale rovnako inteligentné – multivitamínovo-minerálne produkty: jeden ráno, druhý pred spaním.
Chronofyziológia je odvetvie chronobiológie, ktoré skúma časovú organizáciu fyziologických procesov. Súčasťou štúdia je aj časovanie prirodzených biologických procesov. Chronofyziológia sa zaoberá fenoménom chronotypov alebo ranných a nočných sov. Okrem toho vysvetľuje, ako biologické systémy a procesy v organizmoch navzájom súvisia s ohľadom na časovanie. Ľudské telo podlieha 24-hodinovému rytmu. Máme vnútorné hodiny (cirkadiánne hodiny), ktoré nám umožňujú predvídať udalosti, ktoré sa denne opakujú, a fyziologicky optimálne sa prispôsobovať rôznym okolnostiam prostredia. Náš život sa riadi rytmom deň/noc. Ukazovatele ako svetlo, tma a teplota ovplyvňujú náš biologický rytmus, ktorý je nastavený už hlboko v našich génoch. Takmer všetky skúmané životné procesy organizmu podliehajú rôznym rytmom. Hormóny, neurotransmitery a molekuly cukru, ktoré sa spotrebúvajú, a protilátky v krvných bunkách vykazujú počas dňa v krvi rôzne striedavé koncentrácie. Viaceré zmeny sú tiež dôležitými stimulátormi rôznych reakcií v orgánoch. Dokonca aj výskyt choroby a intenzita jej príznakov sa riadi impulzmi vnútorných hodín. Platí to najmä pre astmu, depresiu a epileptické záchvaty. Ak je cirkadiánny rytmus narušený, má to silný vplyv na celkové zdravie a pohodu. Zmeny času môžu mať napríklad rovnaký účinok ako jet lag, vrátane problémov so spánkom a koncentráciou, alebo dokonca depresie. U pracovníkov pracujúcich na zmeny, u ktorých sa prejavujú chronické poruchy, môžu byť problémy ešte vážnejšie a dlhodobejšie. Len keď prispôsobíme svoj životný štýl tak, aby zodpovedal našim vnútorným rytmom, môžeme dosiahnuť energiu potrebnú na udržanie zdravia.
Chronopatológia sa zaoberá témou narušeného časovania životne dôležitých biologických procesov. Opisuje rôzne javy pri poruchách chronologických sekvencií, ako aj ich charakteristiku, príčiny, prognostický a diagnostický význam a terapeutické dôsledky. Ochorenia v konkrétnych organizmoch sa prejavujú v konkrétnom čase. Ročné a týždenné rytmy majú vplyv na náchylnosť a frekvenciu ochorení, frekvenciu nehôd a úmrtnosť. Odchýlky v biologickom rytme sú bežné. Napríklad krvný tlak vykazuje pomerne veľa faktorov. Abnormality sa vyskytujú za určitých každodenných podmienok, ako aj počas fáz aktivity a odpočinku. Chronopatológia skúma tieto meniace sa javy pri funkčných poruchách výkonnosti orgánov a pri chorobách v súvislosti s úlohou denného/nočného rytmu. Najčastejšie oblasti, ktoré táto veda potrebuje, sú pracovníci pracujúci na zmeny a jetlag, ktoré sú poznačené časovým posunom.
Chronopatológia pomáha identifikovať rôzne fázy odchýlok od normy. Rozpoznanie charakteristík závislých od času môže mať veľký význam pri diagnostike a liečbe ochorenia. Inteligentná anatómia je základom pre lieky, ktoré majú terapeutický časový rámec.
Chronofarmakológia je odvetvie chronobiológie, ktoré skúma naše vnútorné hodiny v súvislosti s ich vplyvom na liečbu liekmi. Skúma správanie sa liekov v ľudskom tele a vplyv časovej štruktúry orgánov. Ľudské telo sa riadi 24-hodinovým cyklom a naše vnútorné hodiny regulujú jeho funkcie. Biologické rytmy sú rozhodujúce pre určenie správneho podávania liekov. Účinky a vedľajšie účinky liekov sa môžu líšiť v závislosti od času, v ktorom sa užívajú. Tieto poznatky sú nesmierne dôležité pre liečbu rôznych ochorení. Dôležité je nielen množstvo podanej látky, ale aj čas dňa, kedy sa užíva. Medzi dôležité otázky, na ktoré dáva chronofarmakológia odpovede, patria:
- Ktorá látka najlepšie účinkuje ráno?
- Ktorá látka najlepšie účinkuje k večeru?
- Ktoré látky sa môžu užívať spoločne a ktoré sa musia kombinovať, aby vôbec účinkovali? – – Môže byť biologická látka brzdená prostredníctvom určitých látok?
- Ako sa mení účinok niektorých liekov v závislosti od dennej doby, kedy sa podávajú?
- Ako je možné optimalizovať účinnosť liekov?
Podávanie liekov v správnom čase môže zvýšiť účinnosť liečby a obmedziť vedľajšie účinky na minimum. Lieky na krvný tlak a kortizónové prípravky si vyžadujú osobitnú pozornosť pri určovaní času podávania. Napríklad niektoré antihypertenzíva znižujú krvný tlak lepšie, keď sa užívajú večer namiesto ráno. Pacienti budú mať prospech z používania chronofarmakológie, pretože ponúka dôležité informácie o načasovaní liekov, čo vedie k vyššej znášanlivosti a účinnosti jednotlivých prípravkov. Vedci zaoberajúci sa chronofarmakológiou skúmajú nové poznatky týkajúce sa načasovania liekov, ktoré zlepšia účinnosť a znížia vedľajšie účinky. Mnohé látky už majú známy optimálny čas podávania na dosiahnutie účinnosti. Viaceré moderné prípravky možno takmer označiť za inteligentné. Tie obsahujú určité biologické mikročastice na celý deň, ktoré stačí užiť len raz denne. Sú účinné od okamihu podania až do noci, pretože sú vybavené buď časovým zámkom, alebo látkami, ktoré sa uvoľňujú rôznou rýchlosťou.
