Szív- és cukorbetegséghez is vezethet, ha felborul: mi az a cirkadián ritmus?

Ahogy arról az MTI is beszámolt, e hét hétfőjén jelentették be a stockholmi Karolinska Intézetben, hogy idén az orvosi-élettani Nobel-díjat három amerikai tudós kapja a cirkadián ritmus, vagyis a napi biológiai órát szabályozó molekuláris mechanizmus kutatásáért.

A három kutató, Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash és Michael W. Young felfedezései azzal foglalkoznak, hogy az élőlények biológiai ritmusa miként alkalmazkodik a Föld forgásához, bármennyire ezoterikusan hangzik is ugyanis ez sokak számára, a Földön minden ehhez igazodik, a téma kutatása pedig a tudomány egyik legdinamikusabban fejlődő ágához tartozik.

Mi az a cirkadián ritmus?

A tudósok előtt régóta ismert, hogy az élővilág folyamatait egyfajta belső, biológiai óra segíti, melynek azonban köze van a külvilág változásaihoz is, legyen szó az évszakok körforgásáról vagy sokkal inkább a nappal és éjszaka váltakozásáról, azok hosszabbá és rövidebbé válásáról.

A növényekkel kapcsolatban már az ókorban is leírták a belső biológiai óra létezését, az első modern megfigyelésre a 18. században került sor, a 20. század második felében pedig nagy volumennel indult be a kutatása. A témával foglalkozó tudományág a biológián belül a kronobiológia, mely az élő szervezetek összefüggését vizsgálja a Nap-Hold ritmus periodicitásaival kapcsolatban.

Az élőlények élettani folyamatai periodikusan ismétlődnek, és míg az embernél létezik például olyan, mely 24 órán túl - ilyen a menstruációs ciklus -, illetve olyan is, ami 18 órán belül ismétlődik - a szívverés, a légzés -, olyan is van, mely körülbelül 24 órás ismétlődést mutat. Utóbbi maga a cirkadián ritmus, mely a latin circulis, illetve dies, diei szavakból áll össze, jelentése pedig körülbelül egy nap.

Az evolúció eredménye

A cirkadián ritmus tehát az élő szervezetek napi biológiai órája, egy 24 órás ciklus, egy evolúciósan konzervált biológiai folyamat eredménye, mely állatokban, növényekben, emberekben egyaránt jelen van. A cirkadián ritmus belső biológiai órája számtalan biokémiai és fiziológiai folyamatot irányít azzal a céllal, hogy az élőlények számítsanak a változásokra, felkészüljenek azokra, és alkalmazkodni tudjanak hozzájuk, amennyiben a változások szabályosak.

Ilyen változás a nappal és éjszaka, a fény és a sötétség váltakozása, a fény például jelentős szinkronizáló tényezője a belső időmérő rendszernek. Az emlősök cirkadián ritmusának központját, magját az SCN - suprachiasmatic nucleus - jelenti, mely a hipotalamusz területén alkot sejtcsoportokat, illetve, amelynek megsemmisülése esetén az alvás-ébrenlét ritmusa teljes mértékben hiányozni fog. Az SCN a fotoreceptorokon, vagyis a szemen keresztül szerez információkat a megvilágítás mértékéről, értelmezi azokat, majd továbbítja a tobozmirigy felé, mely alvást szabályozó melatonin hormont választ ki - éjjel nagyon sokat, napközben kevesebbet vagy semennyit.

A teljes szervezetre kihat

A cirkadián ritmus képes szabályozni az agyhullám-aktivitást, a hormontermelést, az anyagcserét, a sejtregenerációt, az emésztést, a belső hőmérsékletet és más biológiai folyamatokat is. A cirkadián ritmus a különféle életkorokban, illetve bizonyos behatások miatt változhat - például fényhatás -, illetve egyénenként is eltérő lehet, utóbbi azonban minimális, és csak perceket jelent a 24 órához képest.

Külső tényezők hiányában a ciklusok mindig szabályosan, ugyanúgy ismétlődnek, a fényviszonyok változása viszont nagyon fontos tényezőt jelent. Sötétedés hatására a melatonin hormon felszabadulása jelzi a szervezetnek, hogy éjszaka közeledik, és olyan biológiai folyamatokat indít be, melyek az embert a pihenésre késztetik fel - éjszaka aktív állatoknál pedig épp az ellenkezője történik.

Komoly probléma, ha felborul a ritmus

Optimális esetben a belső biológiai óra és a külső tényezők szinkronban vannak, ha azonban ez az egyensúly felborul, az negatív hatással van az egész szervezetre. Problémát jelenthet például az időzónák átlépése, vagyis a jetlag jelentette felborulása a ritmusnak, csakúgy, mint az éjszakai műszak vagy épp a modern életmód, a túl sok munka, mely gyakran a természetes ritmus mintegy megerőszakolásával jár.

A lakások, irodák mesterséges megvilágítása például kevés a cirkadián ritmus befolyásolásához, így ha odakint rövidülnek a nappalok, és korán sötétedik, a szervezet viszont nem tud pihenni, könnyen zavar léphet fel a természetes ritmusban. Mindemellett az emberek többsége nem képes arra, hogy probléma nélkül éjszakai munkát végezzen, miközben nappal alszik.

Az egyensúly felborulása alvászavarokat okozhat, fáradságot, zavartságot, álmatlanságot, nappali aluszékonyságot, emellett hangulatzavarokkal, ingerlékenységgel, koncentrációs nehézségekkel járhat. Ha az egyensúly hosszabb távon, heteken-hónapokon át sincs meg, depresszió és más mentális zavarok is kialakulhatnak - nem véletlen, hogy télen sokakat érint a depresszió -, emellett hatással lehet a hormonrendszerre, az immunrendszerre, az emésztésre, sőt, olyan egészségügyi problémákat is okozhat, mint a 2-es típusú cukorbetegség, a magas vérnyomás, a gyomorfekély, valamint a szívbetegségek. Amennyiben az egyensúly krónikus mértékben felborult, és terápiára van szükség, a fényterápia, illetve a melatoninpótlás is szóba jöhet.

A frissen Nobel-díjat szerzett kutatók a belső biológiai óra mechanizmusát vizsgálták behatóbban, annak molekuláris összetevőit felfedezve, például sikerült izolálniuk egy olyan gént, mely szabályozza a napi biológiai ritmust azáltal, hogy kódol egy fehérjét, mely nappal lebomlik, éjszaka pedig felgyülemlik. A tudományág fejlődése és a legújabb felfedezések többek közt elvezethetnek olyan gyógyszerek kifejlesztéséhez, melyekkel számos alvási, mentális, illetve időeltolódással összefüggő zavar kezelhető lehet.

Grafika: wikipedia.org, Syp.

• nobel-díj
• cirkadián ritmus
• biológiai óra
• alvászavar
• egészséges alvás
• Életmód