Wyszukiwarka Syndykatu Zdrowia
Działanie zegara biologicznego
Innymi słowy, rytmy endogenne będą się utrzymywały co najmniej przez kilka dni w tzw. środowisku bezsygnałowym, czyli np. w warunkach stałej ciemności. Zegar biologiczny mimo braku bodźców zewnętrznych nadal odmierza czas na podstawie zapamiętanych wcześniej informacji.
Dopiero dłuższy brak sygnałów środowiskowych synchronizujących pracę zegara (tzw. naturalne synchronizatory endogennych zegarów biologicznych, „wskazówki czasu” (ang. time cues) lub ” dawcy czasu” (niem. zeitgebers, ang. time givers)) prowadzi do jego stopniowego rozregulowania, co skutkuje dryfowaniem okołodobowych rytmów biologicznych tzw. rytmy swobodnie biegnące. Owe zjawisko można zaobserwować u osób niewidomych z całkowitą utratą zdolności odbioru fotonów światła, u osób przebywających w jednostajnych warunkach oświetlenia (np. załoga łodzi podwodnej, stacji polarnej czy orbitalnej) lub u osób z uszkodzonym lub zniszczonym nadrzędnym zegarem biologicznym (np. powypadkowe uszkodzenie mózgu).
Zaburzenia funkcji zegara biologicznego można zaobserwować w różnych stanach patologicznych (m.in. chronobiologiczne zaburzenia snu, choroby neurodegeneracyjne, choroby afektywne, choroby oczu, choroby układu pokarmowego) oraz przy pracy zmianowej.
Najważniejszą „wskazówką czasu” synchronizującą rytmy okołodobowe jest światło. Innymi słowy, zmierzch i świt to 2 okresy doby, które wywierają największy wpływ na regulację zegara okołodobowego. Inne sygnały środowiskowe jak temperatura, aktywność ruchowa, interakcje społeczne, warunki socjalne, regularne przyjmowanie posiłków, stosowanie leków, stosowanie egzogennej melatoniny czy dźwięki także mogą odgrywać rolę dawców, w tym o kluczowym znaczeniu np. u osób niewidomych lub w środowisku bez dostępu do światła. U ssaków jedynym narządem przystosowanym do odbioru kwantów światła jest siatkówka oka.
Za regulację rytmów okołodobowych u ssaków odpowiadają określone struktury ośrodkowego układu nerwowego pełniące funkcję wspomnianych oscylatorów obwodowych, czyli dobowych zegarów biologicznych. Owe struktury w stałych warunkach środowiskowych wykazują jedną wspólną cechę podstawową – generują samoutrzymujący się, autonomiczny rytm aktywności o długości jednego cyklu około 24 godzin nazywany stymulatorem ośrodkowym. Tzw. nadrzędny (naczelny) zegar biologiczny u ssaków jest regulowany przez jądra nadskrzyżowaniowe, skrzyżowania (neurony SCN) zlokalizowane po obu stronach trzeciej komory mózgu, w przedniej, brzusznej części podwzgórza, nad skrzyżowaniem nerwów wzrokowych. SCN odpowiadają za regulacje dobowych rytmów fizjologicznych, biochemicznych i behawioralnych. Uszkodzenie lub zniszczenie SCN wywołuje zaburzenia rytmów okołodobowych – przykładowa zaobserwowana zależność to chorzy na Alzheimera, u których dochodzi do wyraźnego zmniejszenia gęstości neuronów SCN, należą oni do grupy osób w podeszłym wieku, która stanowi znaczny odsetek chorych z zaburzeniami cyklów dobowych.
Natomiast peryferyjne zegary obwodowe znajdują się m.in. w wątrobie, żołądku, trzustce, nerkach, gruczołach nadnerczy, płucach i skórze.
Melatonina. Hormon ciemności / snu
Cykliczna produkcja melatoniny stanowi kluczowy, biochemiczny sygnał ciemności, kontrolowany przez SCN. Melatonina to główny neuroendokrynny regulator działania zegara ośrodkowego, który synchronizuje zegary obwodowe. Jest ona syntezowana głównie w szyszynce (dla całego organizmu) oraz w mniejszym stopniu w siatkówce oka (rola neuroprzekaźnika i regulatora rytmicznych procesów przebiegających w oku). Owy hormon powstaje także w przewodzie pokarmowym, ale synteza melatoniny jelitowej nie jest regulowana przez zegar biologiczny.
Melatonina wykazuje działanie „wymiatające” szkodliwe wolne rodniki oraz informujące wszystkie komórki i tkanki o zmianie natężenia oświetlenia w środowisku zewnętrznym, co moduluje ich aktywność, bezpośrednio wpływa na obniżenie temperatury ciała i zmniejszenia tempa przemiany materii, co finalnie sprzyja zasypianiu. Synteza melatoniny, bez względu na gatunek kręgowca i prowadzony tryb życia (dzienny, nocny, mieszany) przebiega w zależnym od warunków oświetlenia rytmie dobowym, zawsze w nocy – światło jest najważniejszym bodźcem kontrolującym produkcję melatoniny. U człowieka poziom melatoniny we krwi najczęściej wzrasta późnym wieczorem, między 2 a 3 w nocy osiąga najwyższe wartości, po czym łagodnie spada do niskiego stężenia dziennego.
Wydłużanie lub skracanie okresu nocy (sztuczne i naturalne jak długie noce jesienno-zimowe i krótkie wiosenno-letnie) tak samo wpływa na długość okresu wysokich stężeń melatoniny i jej działania. Tym samym melatonina, nazywana również hormonem ciemności, pełni w organizmie rolę swoistej „wskazówki czasu” przekazującej informacje o porze dnia (funkcja zegara biochemicznego) i porze roku (funkcja kalendarza biochemicznego). Owe właściwości określają jej zachowaną ewolucyjnie rolę fizjologiczną, koordynatora rytmów biologicznych kształtującego stan czynnościowy organizmu odpowiedni dla pory dnia i roku.
Melatonina, podobnie jak światło, ma zdolność przesuwania dobowych rytmów biologicznych, przy czym kierunki ich działania są przeciwstawne – wieczorem melatonina przyspiesza fazy rytmów a światło opóźnia, rano odwrotnie. Obecnie mechanizm działania melatoniny i światła na zegar biologiczny jest wykorzystywany w leczeniu:
- (tylko melatonina) » …chronobiologicznych zaburzeń snu wynikających z innej niż 24h długości cyklu dobowego, w tym u osób niewidomych, z zespołem opóźnionej fazy snu, z zaburzeniami snu w procesie starzenia
- (tylko światło) » …zespółu przyspieszonej fazy snu
- (łącznie melatonina + światło) » …zaburzeń snu wynikających z pracy zmianowej lub szybkiej zmiany stref czasowych » Jet lag
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz