Ο κιρκάδιος ρυθμός αφορά οποιαδήποτε βιολογική διαδικασία παρουσιάζει ενδογενή περιοδική μεταβολή στη διάρκεια ενός 24ώρου.

Αυτός ο ρυθμός ορίζεται από ένα κιρκάδιο ρολόι και έχει παρατηρηθεί σε πολλούς ζωντανούς οργανισμούς, όπως σε φυτά, ζώα, μύκητες και κυανοβακτήρια.

Ο κιρκάδιος ρυθμός ελέγχεται από πολλαπλά γονίδια που είναι υπεύθυνα για μια ποικιλία σημαντικών λειτουργιών, συμπεριλαμβανομένων των καθημερινών ορμονικών διακυμάνσεων, της θερμοκρασίας του σώματος, του μεταβολισμού, της πέψης και της πείνας.

Ο κιρκάδιος ρυθμός ελέγχει την μνήμη (ο σχηματισμός μακροχρόνιων αναμνήσεων συμβαίνει κατά τη διάρκεια του ύπνου).

Επίσης ρυθμίζει το χρόνο έκκρισης των ορμονών (για παράδειγμα, οι ορμόνες που ελέγχουν την ανάπτυξη του σώματος λειτουργούν κυρίως τη νύχτα) και βοηθά στη  θεραπεία του σώματος.

Κιρκάδιος ρυθμός και εγκέφαλος

Στους ανθρώπους και τα ζώα, τα κιρκάδια μοτίβα ακολουθούν έναν 24ωρο κύκλο ο οποίος κατευθύνεται από το κιρκαδικό κέντρο ελέγχου του εγκεφάλου, που ονομάζεται υπερχασματικός πυρήνας (SCN), και βρίσκεται στον υποθάλαμο. Η ανατολή και η δύση του ήλιου είναι κυριολεκτικά ενσωματωμένη στη νευροβιολογία μας.

Ημέρα και νύχτα

Κατά τη διάρκεια της ημέρας, κυρίως η έκθεση στο φως σηματοδοτεί την εγρήγορση και την ενεργοποίηση του οργανισμού. Καθώς πέφτει η νύχτα, ξεκινά η παραγωγή μελατονίνης, μιας ορμόνης που προωθεί τον ύπνο και, στη συνέχεια, συνεχίζει να μεταδίδει σήματα που μας βοηθούν να παραμένουμε κοιμισμένοι όλη τη νύχτα.

Το κιρκαδικό ρολόι συνδέεται με τη γήρανση και την ευημερία

Οι εσωτερικές λειτουργίες του κιρκάδιου ρολογιού είναι περίπλοκες.  Δύο μελέτες από τον Ιούνιο του 2013 έχουν ανακαλύψει συγκεκριμένες πρωτεΐνες να ευθύνονται στην ρύθμισή του. 

Συγκεκριμένα, μελέτη από το MIT που δημοσιεύθηκε στο Cell δείχνει ότι μια πρωτεΐνη που ονομάζεται SIRT1 παίζει βασικό ρόλο στον έλεγχο των κιρκάδιων ρυθμών. Η ίδια πρωτεϊνη προστατεύει από υποκείμενες ασθένειες της γήρανσης.

Κιρκάδιος ρυθμός και μεταβολισμός

Μελέτες διαπίστωσαν ότι όταν διαταράσσεται ο κιρκάδιος ρυθμός πχ σε άτομα που εργάζονται νυχτερινές βάρδιες, μπορεί να προκύψουν προβλήματα υγείας, όπως η παχυσαρκία, μεταβολικές διαταραχές, διαβήτης τύπου 2, αυτοάνοσες ασθένειες, καρκίνος, σκλήρυνση κατά πλάκας ακόμα και άνοια.

Ερευνητές στο εργαστήριο του Guarente στο MIT διερευνούν επίσης τη σχέση μεταξύ υγείας, κιρκαδικής λειτουργίας και διατροφής. Φαίνεται ότι οι δίαιτες με υψηλή περιεκτικότητα σε λιπαρά μπορεί επηρεάσουν τον κιρκάδιο ρυθμό.

Μια πρωτεϊνη, η p75NTR παράγεται σε έναν κύκλο 24 ωρών και συγχρονίζεται με τον φυσικό κιρκάδιο ρυθμό των κυττάρων. Η p75NTR υπάρχει στο ήπαρ και στα λιπώδη κύτταρα και ρυθμίζει τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα. Η πτώση των επιπέδων p75NTR λόγω διαταραχής του νυχτερινού ύπνου προκάλεσε διαταραχές στο ήπαρ, καθώς και σε γονίδια που ρυθμίζουν το μεταβολισμό της γλυκόζης και των λιπιδίων.

Κιρκάδιος ρυθμός και κορτιζόλη

Η κορτιζόλη είναι ορμόνη, το κύριο φυσικό γλυκοκορτικοειδές που συντίθεται από τον φλοιό των επινεφριδίων.

Η κορτιζόλη έχει έναν από τους πιο ξεχωριστούς και συναρπαστικούς κιρκάδιους ρυθμούς στην ανθρώπινη φυσιολογία. Παράγεται τις πρωινές ώρες και μειώνεται κατά τη διάρκεια της μέρας. Καθώς κοιμόμαστε τη νύχτα, η παραγωγή κορτιζόλης ανεβαίνει ξανά στο ημερήσιο ζενίθ νωρίς το πρωί. Η κιρκαδική ρυθμική έκκριση κορτιζόλης είναι σημαντική για την υγεία.

Όποια διαταραχή στη έκκρισή της μπορεί να έχει πολλές άμεσες και έμμεσες επιπτώσεις. Μεταξύ αυτών περιλαμβάνονται η απώλεια μυϊκής μάζας, η εναπόθεση λίπους, η υπεργλυκαιμία, η αντίσταση στην ινσουλίνη, η οστεοπόρωση, η καταστολή της ανοσολογικής αντίδρασης και η ελαττωμένη παραγωγή συνδετικού ιστού που μπορεί να οδηγήσει σε φτωχή επούλωση τραυμάτων.

Είμαστε όλοι προγραμματισμένοι να κοιμόμαστε και να ξυπνάμε νωρίς;

Ενώ η διαδικασία του ύπνου συμβαίνει συνήθως τη νύχτα, υπάρχει μια σειρά ωρών κατά τις οποίες μπορεί να κοιμηθεί κάποιος. Μερικοί ανθρώποι  προγραμματίζονται να κοιμούνται από νωρίς το βράδυ έως νωρίς το πρωί, ενώ άλλοι κοιμούνται και ξυπνούν αργά.

Η κιρκάδια τάση ενός ατόμου μπορεί να επηρεάσει τις συναισθηματικες του δεξιοτήτες, όπως την αποφασιστικότητα, την κριτική σκέψη και την προδιάθεση για ψυχολογικές διαταραχές.

Πώς επηρεάζει ο κιρκάδιος ρυθμός τη ψυχολογία;

Ένας ακανόνιστος κιρκάδιος ρυθμός μπορεί να έχει αρνητική επίδραση στην ψυχολογία ενός ατόμου και μπορεί να οδηγήσει σε διάφορα προβλήματα υγείας, όπως διαταραχές της διάθεσης, κατάθλιψη, άγχος, διπολική διαταραχή και εποχιακή συναισθηματική διαταραχή. 

Πολλαπλές μελέτες δείχνουν αυξημένο επιπολασμό της κατάθλιψης σε εργαζόμενους νυκτερινής βάρδιας. Μια πρόσφατη μελέτη έδειξε ότι όσοι ξενυχτούν μπορεί να έχουν μεγαλύτερη προδιάθεση για ψυχολογικές διαταραχές. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι πρωινοί τύποι έχουν μεγαλύτερη ικανότητα αντιμετώπισης των στρεσογόνων καταστάσεων και λιγότερα ψυχολογικά προβλήματα.

Η σωστή ρύθμιση του κιρκάδιου ρυθμού

Η έκθεση στο φως το πρωί βοηθά στο συγχρονισμό του ρολογιού. Η έκθεση σε έντονο φως τη νύχτα, συμπεριλαμβανομένων των φωτεινών τεχνητών φώτων και του χρόνου οθόνης σε φορητούς υπολογιστές, tablet και τηλέφωνα, μπορεί να προκαλέσει διαταραχή στον ύπνο και μπορεί να συμβάλει στην επιδείνωση της διάθεσης με αρνητικές συνέπειες για την υγεία.

Η λειτουργία του κιρκάδιου ρολογιού στον σύγχρονο κόσμο

Έχουμε εξελιχθεί εδώ και χιλιετίες ώστε οι εποχιακοί κύκλοι ύπνου-αφύπνισης να αντικατοπτρίζουν τις ώρες ανατολής και δύσης του ηλίου. Πριν από την έλευση του ηλεκτρικού ρεύματος, οι κιρκάδιοι ρυθμοί μας συντονίστηκαν άμεσα από τη Φύση.

Στον σύγχρονο κόσμο το βιολογικό μας ρολόι βραχυκυκλώνεται καθώς κοιμόμαστε, ξυπνάμε και εργαζόμαστε ανεξάρτητα από τις ώρες ανατολής και δύσης του ήλιου, ή μέρα και νύχτα.

Προηγούμενα ευρήματα έχουν δείξει ότι η έκθεση σε φυσικό φως καθ ‘όλη τη διάρκεια της ημέρας όχι μόνο βελτιώνει την απόδοση στο χώρο εργασίας αλλά εναρμονίζει τον κιρκάδιο κύκλο.

Στις αναπτυσσόμενες χώρες, οι άνθρωποι δεν εστιάζουν στον τρόπο που το καθημερινό τους πρόγραμμα αυξάνει τον κίνδυνο εμφάνισης χρόνιων ασθενειών.  

Η αλλαγή του τρόπου ζωής αποτελεί καθαρά προσωπική επιλογή. 

References

https://en.wikipedia.org/wiki/Sleep

Boyd, J. (2012). Plants use circadian rhythms to prepare for battle with insects. News.rice.edu. http://news.rice.edu/2012/02/15/plants-use-circadian-rhythms-to-prepare-for-battle-with-insects/

Chapurlat, E., Anderson, J., Ågren, J., Friberg, M., & Sletvold, N. (2018). Diel pattern of floral scent emission matches the relative importance of diurnal and nocturnal pollinators in populations of Gymnadenia conopsea, 711–721. http://doi.org/10.1093/aob/mcx203

Merrow, M., Spoelstra, K., & Roenneberg, T. (2005). The circadian cycle: daily rhythms from behaviour to genes. EMBO Reports, 6(10), 930–5. http://doi.org/10.1038/sj.embor.7400541

Zarrinpar, A., Chaix, A., & Panda, S. (2015). Daily Eating Patterns and Their Impact on Health and Disease. Trends in Endocrinology & Metabolism, xx(2), 1–15. http://doi.org/10.1016/j.tem.2015.11.007

Brown, T. M. (2016). Using light to tell the time of day: sensory coding in the mammalian circadian visual network. The Journal of Experimental Biology, 219(12), 1779–1792. http://doi.org/10.1242/jeb.132167

Berson, D. M. (2002). Phototransduction by Retinal Ganglion Cells That Set the Circadian Clock. Science, 295(5557), 1070–1073. http://doi.org/10.1126/science.1067262

Gaggioni, G., Maquet, P., Schmidt, C., Dijk, D., & Vandewalle, G. (2014). Neuroimaging, cognition, light and circadian rhythms. Frontiers in Systems Neuroscience, 8(July), 126. http://doi.org/10.3389/fnsys.2014.00126

Espiritu, R. C., Kripke, D. F., Ancoli-Israel, S., Mowen, M. A., Mason, W. J., Fell, R. L., … Kaplan, O. J. (1994). Low illumination experienced by San Diego adults: Association with atypical depressive symptoms. Biological Psychiatry, 35(6), 403–407. http://doi.org/10.1016/0006-3223(94)90007-8

Roenneberg, T., & Merrow, M. (2016). The Circadian Clock and Human Health. Current Biology, 26(10), R432–R443. http://doi.org/10.1016/j.cub.2016.04.011

Figueiro, M. G., Steverson, B. C., Heerwagen, J., & Rea, M. S. (2014). Circadian light and its impact on alertness in office workers : A field study, 1–13.