Het artikel is gewijd aan het werk van circadiane ritmes - endogene biologische ritmes met een periode van ongeveer 24 uur, kenmerkend voor de meeste organismen, inclusief de mens. Dit is een overzicht van het laatste wetenschappelijke onderzoek, geen verzameling nuttige tips, hoewel het artikel wel spreekt over een mogelijke verandering van levensstijl. Deze beoordeling is niet uitputtend; we zullen deze blijven bijwerken naarmate er nieuwe onderzoeken verschijnen.
Het belangrijkste:
→ Consistent en gezond werk van circadiane ritmes kan de algehele gezondheid helpen verbeteren en chronische ziekten effectief voorkomen.
→ Vergeet slaap niet: voeding, lichaamsbeweging en andere factoren beïnvloeden hoe circadiane ritmes werken.
→ Bestudeer de eigenaardigheden van het werk van circadiane ritmes, bepaal uw "chronotype" en pas de opgedane kennis toe op de methodologische aanbevelingen die in wetenschappelijk onderzoek worden aangegeven.
Raadpleeg uw arts voordat u een van de adviezen in dit artikel in uw dagelijkse routine opneemt.
Voordat u het artikel leest: een korte woordenlijst:
- Circadiaans: een natuurlijk terugkerende cyclus met een periode van ongeveer 24 uur, ongeacht de lengte van de daglichturen; van het Latijnse circa ("o") en diem ("dag").
- Ritmesensor: een omgevingssignaal, zoals een verandering in licht of temperatuur; uit de Duitse tijd ("tijd") en geber ("gever").
- Endogeen: een pathologisch proces in het lichaam als gevolg van interne factoren, en niet veroorzaakt door externe invloeden (oorzaak).
- Circadiane ritmeaanpassing: treedt op wanneer ritmische, fysiologische of gedragstaken overeenkomen met veranderingen in de omgeving; interactie van circadiane ritmes met de omgeving.
- Dagelijks: elke dag; uit het Latijn dies (dag) en en diurnus (dagelijks).
- Master Clock: een paar celpopulaties gevonden in de hypothalamus, ook bekend als de suprachiasmatische kern (SCN); Deze cellen bevatten genen die de circadiane ritmes regelen.
- Mutant gen: permanente verandering in de DNA-sequentie; gebruikt door chronobiologen om het mechanisme van klokgenen te herkennen door een mutant gen te identificeren bij dieren met aritmisch circadiaans syndroom.
Stel je een plant voor die 's nachts probeert te fotosynthetiseren: een kort drama in het donker. "Planten hebben te maken met leven en dood", zegt Sally Yu, assistent-professor biochemie en celbiologie aan het University of Texas Health Sciences Center in Houston (UTHealth) grimmig. "Als ze geen circadiane ritmes volgen, zullen ze sterven." Maar voor een persoon zal de voorspelling niet zo somber zijn. "Zelfs als je het klokgen verwijdert (een belangrijk gen dat het werk van circadiane ritmes reguleert), zul je niet onmiddellijk sterven", zegt Yu. "Maar je zult lijden." Waarschijnlijke problemen? Aanhoudende psychische problemen en o.a. een verhoogd risico op chronische ziekten. Het leven is moeilijk als alles niet synchroon loopt.
Promotie video:
Yu's collega Jake Chen, een assistent-professor bij dezelfde afdeling, zegt anders: “We zeggen vaak dat alles op tijd moet gebeuren. Maar dit is overdreven. Maar de uitdrukking "alles heeft zijn tijd" is dat niet. En dit is direct gerelateerd aan het menselijk lichaam. In elke cel, elk weefsel of orgaan vinden fysiologische processen op een specifiek tijdstip plaats. De biologische klok is een soort timer - een mechanisme waarmee we ervoor kunnen zorgen dat alles naar behoren werkt. Dit is een fundamentele functie."
Chen en Yu bestuderen circadiane ritmes - de biologische ritmes van het lichaam met een periode van ongeveer 24 uur, die dagelijks worden gevolgd door alle levende wezens op onze planeet. Circadiane ritmes of circadiane ritmes houden rechtstreeks verband met de miljoenen jaren van ontwikkeling van het leven op onze planeet. Het is een product van de interactie van de interne biologische klok van het lichaam en de omgeving - niet alleen zonlicht, maar vele andere factoren bepalen gedrag, reguleren hormoonspiegels, slaap, lichaamstemperatuur en metabolisme.
De zogenaamde "hoofdklok" of suprachiasmatische kern (SCN) is de hoofdklok die circadiane ritmes regelt. Ze zijn een paar celpopulaties gevuld met genen (inclusief Clock, Npas2, Bmal, Per1, Per2, Per3, Cry1 en Cry2) in de hypothalamus. Op moleculair niveau worden sporen van klokgenen gevonden in de nieren, lever, pancreas en andere organen. SCN treedt op als CEO en instrueert het lichaam om zich aan de planning te houden en omgevingssignalen te verwerken. (Zie de interactieve animatie van het Howard Hughes Medical Institute voor een snelle blik op hoe SCN werkt.)
Zoals we later zullen zien, verbetert aandacht voor circadiane ritmes het dagelijkse (fysiologische en psychologische) functioneren van het lichaam en beïnvloedt uiteindelijk de gezondheidstoestand, zowel op lange als op korte termijn. Door voor circadiane ritmes te zorgen, blijven ze aan het werk terwijl ze, wat Sally Yu een 'betrouwbaar horloge' noemt, behouden.
Over de experts:
wetenschapper: Zheng "Jake" Chen
Opleiding: Ph. D., Columbia University, New York
Functie: Universitair docent, Afdeling Biochemie en Celbiologie, University of Texas Health Sciences Center in Houston
Laatst gepubliceerde artikel: Het kleine molecuul Nobiletin richt zich op de moleculaire oscillator om circadiane ritmes te versterken en te beschermen tegen het metabool syndroom.
Onderzoeksgebied: Sondes met kleine moleculen voor chronobiologie en geneeskunde.
Wetenschapper: Seung Hee "Sally" Yoo
Opleiding: Ph. D., Korea Institute of Science and Technology
Functie: universitair hoofddocent, Afdeling Biochemie en Celbiologie, University of Texas Health Sciences Center in Houston
Laatst gepubliceerd artikel: Period2 3'-UTR en microRNA-24 reguleren circadiane ritmes door het onderdrukken van PERIOD2 eiwitaccumulatie. Ook ontwikkeling en therapeutisch potentieel van kleinmoleculaire modulatoren van circadiaanse systemen.
Onderzoeksgebied: Fundamentele cellulaire mechanismen in circadiane ritmes en het ontcijferen van fysiologische en pathologische rollen van de klok.
GESCHIEDENIS: BELANGRIJKSTE STADIA VAN BIOLOGISCHE ONTWIKKELING VAN CIRCADIUM RITMES
Het eerste dat u moet weten over de studie van circadiane ritmes (chronobiologen doen dit) is dat, op zeldzame uitzonderingen na, alle organismen hun circadiane ritme volgen. Van narcissen tot mussen, van zebra's tot mensen, vrijwel alle levende organismen op de planeet volgen de zonnecyclus. In 1729 registreerde de Franse wetenschapper Jean-Jacques de Meran de eerste waarneming van endogene of ingebedde dagelijkse bladbewegingen van de Mimosa pudica-plant. Zelfs in volledige duisternis bleef de plant haar dagelijkse ritme volgen. De wetenschapper concludeerde dat de plant niet alleen afhankelijk is van externe signalen of een ritmesensor, maar ook van zijn eigen interne biologische klok.
De chronobiologie bloeide tweehonderd jaar later, in het midden van de 20e eeuw. De bijdrage van een aantal wetenschappers, in het bijzonder Colin Pittendry, "de vader van de biologische klok", maakte een verschil. Pittendry bestudeerde fruitvliegjes of Drosophila en belichtte hoe circadiane ritmes interageren of synchroniseren met de cyclus van dag en nacht. Jurgen Aschoff, een vriend van Pittendry, bestudeerde ook de interactie met de cyclus van dag en nacht, maar wetenschappers kwamen tot verschillende conclusies over hoe de interactie verloopt (parametrisch en niet-parametrisch, je kunt er hier en hier meer over lezen). John Woodland Hastings en zijn collega's hebben fundamentele ontdekkingen gedaan over de rol van licht in het werk van circadiane ritmes door bioluminescente dinoflagellaten (algen, een soort plankton) te bestuderen. Botanicus Erwin Bannig heeft ook bijgedragen aan fundamenteel onderzoek naar interactiemodellering.het beschrijven van de relatie tussen organismen en afgesneden cycli.
De volgende fase van ontdekkingen in de chronobiologie verbond de specifieke moleculaire en genetische mechanismen van het werk van circadiane ritmes. Dit volgt uit het werk van Ron Konopka en Seymour Benzer, die begin jaren zeventig specifieke genen probeerden te identificeren die het circadiane ritme van fruitvliegen beheersen. Konopka en Benzer worden gecrediteerd voor de ontdekking van een gemuteerd gen, dat ze een periode noemden die de circadiane klok van fruitvliegen verstoort. Dit is hoe de genetische determinant van gedragsritmes voor het eerst werd ontdekt. Jeffrey S. Hall, Michael Rosbash en Michael W. Young hebben het werk van Konopka en Benzer met succes aangevuld door het werk van het periodegen op moleculair niveau te laten zien. Hall, Rosbash en Young ontvingen in 2017 de Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde. Ze isoleerden het periodegen en toonden vervolgens hoe het dagelijkse kloksysteem werkt op moleculair niveau.
Toen Joseph Takahashi in 1994 onderzoek deed naar fruitvliegjes en muizen, ontdekten Joseph Takahashi en zijn team klokgenen bij zoogdieren en noemden ze ze klokken, waarbij ze ze beschreef als 'een evolutionair behouden kenmerk van het circadiane klokmechanisme'. De ontdekking van het klokgen, samen met het werk van Hall, Rosbash, Young en de wetenschapper Michael Greenberg, was een keerpunt in de chronobiologie. Binnen een paar jaar werden genen ontdekt die het werk van circadiane ritmes in lagere organismen verzekeren.
De wetenschap vordert gestaag, en veel onderzoeken naar fruitvliegjes en muizen hebben de opmerkelijke persistentie van klokgenen binnen soorten aangetoond, wat betekent dat er vergelijkbare genen zijn die circadiane ritmes beheersen in meer complexe organismen, inclusief mensen.
HET NIEUWSTE ONDERZOEK: BEPALING VAN DE ROL VAN CIRCADIUMRITMES IN DE GEZONDHEID EN ZIEKTEN VAN DE MENS
Het is belangrijk op te merken dat de biologie van circadiane ritmes ongelooflijk complex is - er zijn veel wetenschappelijke tijdschriften gewijd aan dit onderzoeksgebied. Als gevolg hiervan is ons begrip van de rol van de biologische klok in de menselijke gezondheid het resultaat van epidemiologische studies en dierstudies. Studies in lagere organismen helpen om het werk van moleculaire en genetische mechanismen aan het werk te onthullen, waarna kan worden gezien hoe bijvoorbeeld slaapstoornissen leiden tot een verhoogd risico op diabetes type 2, obesitas en een aantal hart- en vaatziekten.
Een van de meest veelbelovende onderzoeksgebieden is inderdaad slaap. Wetenschappers associëren slaapgebrek en de daaropvolgende verstoring van het circadiane ritme tegenwoordig met de ontwikkeling van zwaarlijvigheid en depressie, evenals met de meeste chronische ziekten. Onderzoek heeft aangetoond dat slaapgebrek kan leiden tot onverwachte bijwerkingen, zoals het niet kunnen herkennen van gezichten.
Begrijpen hoe circadiane ritmes werken, gaat ook veel verder dan interactie met de cyclus van dag en nacht. "Er zijn sociale signalen, signalen om te eten en te bewegen - ze zijn heel divers", zegt Y. Zonsopgang en zonsondergang hebben nog steeds een grote invloed op het circadiane ritme, maar er worden andere factoren onderzocht. Een groot aantal onderzoeken heeft aangetoond dat voeding een belangrijk extern signaal is dat in wisselwerking staat met de interne klok, waaronder het werk van dr. Satchidananda Panda over op tijd gebaseerde dieetbeperkingen (hoe de eetduur de gezondheid beïnvloedt).
In het algemeen is het nu duidelijk dat circadiane ritmes een systemische rol spelen om het werk van alle fysiologische aspecten van het menselijk lichaam te organiseren, inclusief het werk van vitale organen, metabolisme, immuniteit, denkprocessen, enz. Dr. Yu's werk breidt het onderzoeksgebied uit - ze werkt samen met een specialist chronische pijnstudie om pijnritmes bij patiënten te bestuderen. Ook wordt er gewerkt aan het bestuderen van de rol van de afsnijcyclus bij verstoringen in het werk van circadiane ritmes (het effect van veranderende tijdzones op de groei van kankercellen). Dit soort onderzoek levert ons belangrijke nieuwe inzichten op die kunnen worden gebruikt om levensstijlveranderingen aan te brengen - weten hoe laat we eten en naar bed gaan in het algemeen is belangrijk voor de gezondheid; en bij ziekte kan de opgedane kennis worden toegepast bij het zoeken naar medicijnen die het werk van circadiane ritmes reguleren. Wetenschappers hebben nog veel onderzoek te doen op bijna alle gebieden die verband houden met gezondheid en ziekte.
BELANGRIJKSTE GEDACHTE: WAAROM IS HET BELANGRIJK OM TE WETEN OVER CIRCADE RITMES?
Bewustwording van hoe circadiane ritmes werken, kan zowel op korte als lange termijn gevolgen voor de gezondheid hebben. "Veranderingen in levensstijl zijn het beste cadeau dat je jezelf kunt geven", zegt Chen. "Als u uw levensstijl beheert, kunnen technologie en medicijnen gedurende uw hele leven secundaire factoren worden." Op korte termijn tonen dier- en mensstudies aan dat levensstijlen die gezonde circadiane ritmes ondersteunen, alertheid, motorische coördinatie, cardiovasculaire gezondheid, immuunfunctie, darmgezondheid, gedachten en slaap kunnen ondersteunen. Er zijn aanwijzingen voor een langdurige vermindering van het risico op chronische ziekten.
Dus wat voor soort levensstijl moet je leiden om te synchroniseren met je circadiane ritmes? Het eerste dat u moet doen, is aandacht besteden aan uw bioritmen. Circadiane ritmes, hoewel op dezelfde basis gebouwd, variëren van persoon tot persoon vanwege leeftijd, genetische en omgevingsverschillen. Leeuweriken houden van de ochtend beter. Uilen geven de voorkeur aan de nacht. U moet aandacht besteden aan de natuurlijke neigingen van uw lichaam ("chronotype") om de kennis van het laatste wetenschappelijke onderzoek met succes toe te passen. Vergeet ook niet dat er geen one-size-fits-all aanpak is.
De tweede is om je elke dag, zeven dagen per week aan een consistent, routinematig schema te houden. Dr. Yu bespreekt "jetlag" (sociale jetlag) - wanneer mensen hun schema doorbreken met atypische gewoonten, zoals later eten en naar bed gaan, later wakker worden en op verschillende dagen van de week op verschillende tijdstippen sporten. Al deze acties kunnen dezelfde negatieve gevolgen hebben als het veranderen van tijdzones. Hoe consequenter u het regime volgt, hoe beter uw lichaam u hierbij zal helpen.
Ten derde - het toepassen van de opgedane kennis uit wetenschappelijk onderzoek - worden de gegevens over voeding, slaap en lichaamsbeweging hieronder toegelicht. Veel van de veranderingen in levensstijl die uit onderzoek zijn gebleken, hebben te maken met veranderingen in eetgewoonten, zoals het eten van een slecht idee voor het slapengaan. Het is beladen met negatieve gevolgen voor de gezondheid. Eet vroeg en laat op de dag kleine maaltijden, wat gemakkelijk genoeg is om te proberen. Hetzelfde geldt voor slaap - u moet het regime volgen en minimaal 7-8 uur slapen. In het slechtste geval voelt u zich uitgerust en in het beste geval verbetert u uw vooruitzichten op een gezond leven.
Het belangrijkste: slapen, eten en sporten vormen de basis van een gezonde levensstijl.
SLAAP
Het belangrijkste dat u kunt doen, is een consistent slaap- en waakschema aanhouden en voldoende slaap krijgen - 7-9 uur slaap wordt als normaal beschouwd voor een volwassene. Onderzoeksresultaten naar slaapgebrek en slaapstoornissen geven aan dat slaapgebrek en slaapstoornissen een negatieve invloed hebben op de stemming, concentratie en geassocieerd zijn met chronische ziekten. Bovendien hebben sommige wetenschappers gesuggereerd dat circadiane mismatch veroorzaakt door sociale jetlag wijdverspreid kan zijn in de westerse samenleving en kan bijdragen aan gezondheidsproblemen.
Dus hoe laat moet je naar bed gaan? Meestal begint het lichaam om 21.00 uur melatonine te produceren. Dit is een signaal: je moet alles afmaken en gaan rusten. De afscheiding van melatonine stopt rond 07.30 uur en overdag is melatonine praktisch niet aanwezig in het lichaam. Het aanpassen van uw persoonlijke voorkeuren op basis van uw natuurlijke neigingen is de sleutel om slaapstoornissen (zoals wakker worden tijdens de slaap) te voorkomen en een optimale gezondheid te behouden.
En tot slot licht. De cyclus van dag en nacht is niet de enige factor die het menselijk lichaam beïnvloedt, aangezien we constant worden geconfronteerd met kunstlicht, en toch speelt het een hoofdrol. Door aan het begin van de dag voldoende natuurlijk licht te krijgen en 's avonds onnatuurlijk licht (zoals blauw licht van een smartphonescherm) te vermijden, blijven uw circadiane ritmes gezond.
Belangrijkste punten: Zorg voor voldoende slaap en houd uw slaap- en waakuren zeven dagen per week constant. Als u slaapgebrek heeft, begin dan onmiddellijk met het herstellen van uw regime, anders riskeert u uw gezondheid op de lange termijn in gevaar te brengen.
VOEDING
Over het algemeen toont onderzoek aan dat het eten van calorierijk voedsel het beste is in de ochtend. Probeer uw avondmaaltijd ruim voor het slapengaan te hebben en minder calorieën te bevatten. Als je alles rond 18.00 uur of 19.00 uur kunt afmaken en je lichaam 12-14 uur rust kunt geven, zul je gezondheidsvoordelen op korte en lange termijn zien.
Voor een deel is het een feit dat de interne klok van uw lever 's nachts niet werkt. De lever stopt met het produceren van enzymen om calorieën om te zetten in energie; in plaats daarvan produceert het enzymen om energie op te slaan. Als u veel eet voordat u naar bed gaat, moet uw lever overuren maken en bespaart u uiteindelijk meer energie dan u verbruikt.
Een andere belangrijke beslissing die u kunt nemen (naast gezond eten), is het timen van uw dagelijkse maaltijd. Hoewel de gegevens nog steeds beperkt zijn, suggereren dierstudies en het werk van Dr. Panda's dat "eten met beperkte tijd" een gemakkelijke en potentieel gunstige verandering van levensstijl is. De optimale oplossing hangt af van uw doel. Maar als het doel is om uw algehele gezondheid te verbeteren, kunt u het beste om 8-9 uur beginnen. Maar in termen van naleving op de lange termijn, kan het raadzaam zijn om om 10-12 uur te beginnen.
Kernpunt: Eet meer gedurende de dag, niet voor het slapengaan. Om uw gezondheid te verbeteren, begint u met eten om 10-12 uur.
SPORT
Hoewel sommige onderzoeken aantonen dat de anaërobe prestatie in de middag piekt, bestaat er onder experts geen consensus over het verband tussen circadiane ritmes en lichaamsbeweging - behalve de aanwezigheid van een moleculaire klok in skeletspieren.
En net als de effecten van verlichting en etenstijden, speelt de timing van de training ook een belangrijke rol bij het handhaven van gezonde circadiane ritmes.
Het belangrijkste: oefen regelmatig en laat anaërobe activiteit de middag achter.
GEVOLGTREKKING
Onderzoek naar hoe circadiane ritmes werken, is vrij eenvoudig. "Je interne klok is ontworpen om overdag energie te verbranden en om 's nachts energie te herstellen", zegt Y. Hoe beter de timing, hoe minder slijtage aan de circadiane klok. Hoewel de interne klok stabiel is, kan een consequente verstoring van het regime leiden tot gezondheidsproblemen op de lange termijn.
U zult uw leven niet met vijf jaar verkorten door te laat te eten, maar het lichaam besteedt uren aan het beschermen van de gezondheid en het minimaliseren van verstoring van de fysiologie. Wees aardig en attent voor jezelf en je zult het resultaat zien.
