Historie chronobiologie
Většina z nás má o vnitřních hodinách lidského těla jen velmi malé znalosti. V posledních 30 letech však nabývá na významu mladá evropská věda zvaná chronobiologie. Chronobiologie se týká cyklu den-noc, který ovlivňuje lidský organismus při otáčení Země. Od počátku lidstva se lidské dějiny utvářely v závislosti na světle a tmě. Hluboko v našich tělech sídlí geneticky projevené časovače, které tento základní rytmus řídí. Čím inteligentněji jejich informace vstřebáváme, tím jsou užitečnější. Toto spojení je důležité pro prevenci a léčbu nemocí i pro proces uzdravování.
Počátky chronobiologie sahají až do 18. století. Astronom Jean Jacques d’Ortous de Mairan zaznamenal denní pohyby listů mimózy. Pomocí experimentů se mu podařilo prokázat, že listy pokračují v cirkadiánním rytmu kývání i v trvalé tmě. Podobné rytmické jevy zaznamenali i renomovaní vědci jako Georg Christoph Lichtenberg, Christoph Wilhelm Hufeland, Carl von Linné a především Charles Darwin. Přesto teprve ve 20. století začal skutečný chronobiologický výzkum. Mezi její průkopníky patří Wilhelm Pfeffer, Erwin Bünning, Karl von Frisch, Jürgen Aschoff, Colin Pittendrigh a
Tři základní cykly chronobiologie
Infradiánní rytmy
(odvozeno z latinského slova infra, což znamená „pod“, a latinského slova diem, což znamená „den“ – rozkládáme-li původ slova, infradian znamená, že perioda tohoto rytmu je delší než 24 hodin, a proto je jeho frekvence nižší/pod úrovní jednoho dne).
Jedná se o rytmy, které trvají déle než 24 hodin. Opakují se pouze jednou za několik dní, týdnů, měsíců nebo dokonce jednou za rok.
Dobrým příkladem jsou sezónní rytmy, jako je migrace ptáků, lunární rytmy (které se řídí fázemi Měsíce, tedy asi 29,5 dne) a pololunární rytmy (asi 14 dní), které souvisejí s přílivovými a odlivovými cykly. Dalším příkladem jsou nepředvídatelné rytmy (tzv. „necirkadiánní rytmy“, které nemají žádnou souvislost s prostředím), jako je například ženský menstruační cyklus.
Ultradiánní rytmy
(odvozeno z latinského ultra, což znamená „mimo“, a z latinského slova diem, což znamená „den“ – rozkládáme-li původ slova, znamená to, že perioda tohoto rytmu je kratší než 24 hodin, a proto má frekvenci delší/vyšší než jeden den).
Jedná se o biologické rytmy, které jsou kratší než 24 hodin. Existuje mnoho fyziologických funkcí lidského těla, které jsou příkladem ultradiánního rytmu. Tyto rytmy mají více cyklů v jednom dni. Dospělý člověk má například cyklus námahy a odpočinku přibližně každé dvě hodiny.
Ultradiánní rytmy regulují fyzické, emocionální a duchovní funkce. Často trvají několik hodin a zahrnují příjem potravy, krevní oběh, vylučování hormonů, různé fáze spánku a křivku lidské výkonnosti. Tyto procesy jsou v našem těle zabudovány miliony způsobů. Některé trvají pouhé sekundy, například řízení dýchání. Některé trvají pouhé milisekundy, jako například většina procesů, které probíhají v buňce na úrovni mikrocirkulace. Rytmy přílivu a odlivu (přibližně 12,4 hodiny) jsou často pozorovány u mořských živočichů, sledují přechod přílivu a odlivu z přílivu do odlivu a zpět a mají zvláštní funkci pro mnoho lidí žijících uvnitř příbojové zóny.
Cirkadiánní rytmy
(z latinského „circa“, což znamená „kolem“, a „diem“, což znamená „den“)
Jedná se o rytmy, které trvají přibližně 24 hodin, tj. lidský cyklus spánku a bdění nebo pohyby listů rostlin. Mnoho účinků cirkadiánních rytmů se přímo a bezprostředně dotýká člověka, proto jsou nejrozsáhleji zkoumány. Proto se všechna další vysvětlení týkají cirkadiánních rytmů.
Chronobiologie dnes
Obor chronobiologie se ve světě rychle rozvíjí. Zdravotníci, výzkumníci i široká veřejnost začínají vnímat výhody využívání chronobiologických principů ve všech oblastech, od podávání léků až po určení nejúčinnější denní doby pro cvičení. Chronobiologie se využívá například při studiu genetiky, endokrinologie, ekologie, sportovní medicíny a psychologie.
Zvláště lukrativní je chronofarmakologické odvětví chronobiologie. Tisíce studií přinesly informace o tom, jak může přesné načasování léku nebo doplňku stravy snížit vedlejší účinky, mít silnější účinek na cílový orgánový systém nebo onemocnění a dokonce zcela narušit fyziologický proces.
Mnoho renomovaných institucí přidalo oddělení, laboratoře a učební plány zaměřené na studium chronobiologie. Tyto instituce poskytly průlomový výzkum a poznatky, které pomohly formovat moderní medicínu a porozumění našim vrozeným biologickým rytmům. Melatonin, označovaný také jako „mateřský hormon chronobiologie“, účinky světla na řadu onemocnění a fenomén chronotypů byly oblastmi zvláštního zájmu.
Ačkoli je chronobiologie stále považována za mladou vědu, možnosti, které nabízí, jsou nekonečné. Naše výzkumné metody jsou stále dokonalejší a s tím souvisí i skutečnost, že se chronobiologie nakonec stane vedoucí vědní disciplínou.
Vnější a vnitřní hodiny řídí naše fyzické, mentální a emocionální funkce, aniž bychom do nich museli zasahovat. Čím inteligentněji svůj život na tyto rytmy naladíme, tím větší přínos z toho budeme mít. Ať už se jedná o ústní sliznici nebo játra, každý fyziologický systém má svůj vlastní biologický rytmus. Toto poznání má zvláštní význam pro nemoci a uzdravování. Nemoci jako astma, artritida, hypertenze, deprese, infarkty, žaludeční vředy, problémy se spánkem, poruchy mozkového metabolismu a další mají své vlastní fáze. Chronobiologický faktor účinných látek, které se používají při prevenci nebo léčbě nemocí, má zásadní význam. Do dnešního dne můžeme prozradit jen malý zlomek tajemství, která se skrývají za těmito látkami. Řada důležitých látek je však již k dispozici jako chronobiologicky významná formule, vědecky testovaná a ověřená. Zpočátku byli chronobiologové odmítnuti. Dnes je jejich věda uznávaným odvětvím výzkumu, které zkoumá vzájemné souvislosti těla, mysli a času. Možná vás čeká nemalé překvapení!
Nejdůležitějším závěrem z chronobiologického hlediska je, že disponujeme celým řídicím balíkem geneticky podmíněných vnitřních „regulátorů času“. Nejdůležitější je, že naše tělo se řídí vnitřním 24hodinovým cyklem. Uvolňování hormonů v konečném důsledku závisí na impulzech našich vnitřních hodin. Pod kontrolou našeho mozku informuje 150 poselských látek kolujících v krvi naše orgány o aktuální situaci a předepisuje jim konkrétní důsledky. Tyto hormony mají povzbuzující a omezující účinek. Během spánku se snižuje naše tělesná teplota, po probuzení se zvyšuje krevní tlak atd. Tyto rytmy se opakují každých 24 hodin, den za dnem, noc za nocí. Vědci proto hovoří o „cirkadiánním“ rytmu. Nejkratší cyklus nahoru a dolů se měří v mozkových vlnách, které trvají jen zlomky milisekund. Nejdelší denní rytmy – jako je hlad nebo potřeba spánku – trvají mnoho hodin.
Chronobiologie každý okamžik proměňuje děje uvnitř našich orgánů v jedinečnou a osobitou podívanou. O hodinu později už nic nezůstane tak, jak tomu bylo před hodinou. Zdá se, že s věkem některé naše vnitřní hodiny tikají pomaleji, zatímco jiné rychleji. Mají tendenci se rozladit a některé z nich v průběhu let přestanou tikat úplně. Orgány si začnou vytvářet svůj vlastní rytmus a dochází k poruchám. Pokud zůstanou neléčené, mohou se rozvinout nemoci.
Věda rozlišuje asi 80 nemocí, které jsou všechny považovány za související se spánkem. Právě to je cíl, který sleduje chronofarmakologie: Správný přípravek ve správný čas. Současným cílem je identifikovat cirkadiánní složku u stále většího počtu onemocnění nebo tělesných dysfunkcí. Výsledkem jsou překvapivé možnosti léčby, které jsou účinnější a mají méně vedlejších účinků. Chronobiologické léky nebo potravinové doplňky rekalibrují náš vnitřní regulátor času.
Faktor světla a tmy neustále přizpůsobuje naše každodenní funkce 24hodinovému rytmu. V našem těle se tato informace přeměňuje na signální hormon zvaný melatonin. Melatonin již za denního světla dokončuje množství úkolů. Kolem jedenácté hodiny večerní obvykle dochází k náhlému vzestupu hladiny melatoninu na osmi až desetinásobek normální hodnoty. To je signál pro mnoho orgánů, aby zpomalily svou činnost a zregenerovaly se. Mnoho starších lidí však tento noční nárůst melatoninu do značné míry ztratilo. Mnoho rytmů – včetně spánku, krevního tlaku, tělesné teploty a hormonů – zůstává nekontrolovaných. V těchto případech je zapotřebí inteligentní forma chronobiologické podpory. Nedávné vzrušující studie dospěly k cenným závěrům. Vědci začínají chápat, v kolik hodin mají nádorové buňky tendenci se dělit. Časové regulátory, které se liší od regulátorů zdravých buněk, řídí nádory. Proto je životně důležité, aby byly terapeutické cytotoxiny do cílového orgánu zavedeny v době, kdy je jejich dopad na růst nádoru vyšší a kdy je jejich účinek méně škodlivý pro zbývající buňky. Chronofarmakologie, tedy hledání léčebných opatření, která jsou v souladu s našimi vnitřními hodinami, je v současnosti nejzajímavější oblastí lékařského výzkumu. Postupně začínáme chápat, že stále více nemocí jsou poruchy rytmu. To je první krok k principům chronobiologie.
Každá buňka produkuje vysoce specifické látky, například stavební kameny aminokyselin. Jakmile je dosaženo žádoucí koncentrace, výroba se zastaví. Enzymy tyto látky rozloží během několika hodin. Začíná nový cyklus. Určité geny (označované také jako „hodinové geny“) fungují jako vypínače těchto procesů. Lze je nalézt téměř v každém typu lidské tkáně a jejich vliv je neuvěřitelně mnohostranný, sofistikovaný a inteligentní. Všechny části lidského těla mají receptory, které přijímají informace poselských látek a neuronálních podnětů. Jejich citlivost řídí „hodinové geny“. To platí i pro účinek vitaminů, stopových prvků a dalších biologicky účinných látek, včetně léků. Hlavní spínač se nachází v diencephalonu, centrální části mozku složené ze dvou struktur. Diencephalon přijímá zprávy ze speciálních fotobuněk umístěných v sítnici. Tyto senzory, které byly dekódovány teprve nedávno, nerozpoznávají předměty nebo barvy, ale denní dobu, okolní atmosféru a roční období. Jsou výchozím bodem mechanismu činnosti, který lze ve svém celku popsat jako řídicí místnost, kde se nastavují všechny vnitřní hodiny. Tato řídicí místnost přenáší změny mezi denním a nočním časem z vnějšího světa do nesčetných rytmů v našem těle a vylaďuje je na sebe a mezi sebou. Světlo je mocným generátorem pulzů. To, zda člověk přežije infarkt, může záviset na slunečních paprscích, které svítí oknem jednotky intenzivní péče. Lůžka v severním křídle nemocnice jsou záhadně spojena s vyšší úmrtností.
Praxe chronobiologie
Aby naše tělo mohlo plnit nesčetné úkoly, potřebuje přijímat cenné látky ve velmi specifických denních dobách. I u lidí se zdravou stravou může docházet k nedostatku živin, zejména pokud jsou vystaveni každodennímu stresu, toxinům z prostředí nebo metabolickým poruchám. Vědecký výzkum nám poskytl přesné informace o tom, které živiny tělo potřebuje, kdy a jaké dávkování poskytuje optimální podporu stravitelnosti. Zatímco některé živiny mají vzájemně posilující účinek, jiné mohou žádoucímu efektu bránit. Chronobiologická praxe zlepšuje schopnost našich orgánů přijímat životně důležité bio látky. Dodávané vitaminy, minerály, stopové prvky a fytofarmaka jsou dodávány v chytré kombinaci ve správný čas. Například ranní kapsle pomáhá tělu udržovat energetickou rovnováhu. Večerní kapsle pomáhá spalovat tuky během noci a odstraňovat toxiny z těla. Složení specifická pro obě pohlaví zohledňují rozdílný metabolismus ženských a mužských orgán
Většina lidí považuje vitaminy za dárce zdraví a polyká je kdykoli v domnění, že nemohou udělat nic špatného. Zdaleka tomu tak není! Přísná pravidla chronobiologie platí i tehdy, když se snažíte odstranit nedostatek vitaminů nebo minerálů. Vitamíny? Podívejte se nejprve na hodiny! Rozhodující je časový údaj: Především se účinek některých vitaminů ráno jednoduše liší od jejich účinku večer. Za druhé, jejich vliv na metabolismus může narušit 24hodinový rytmus orgánů našeho těla. Užívání vícesložkového přípravku v chronobiologické formě je prostě nezbytné. Ještě lepší je zvolit odlišný režim pro muže a ženy.
Bezmyšlenkovitý příjem vitamínů a minerálů bez jasné koncepce nese svá rizika.
Biologické účinky vitamínů a stopových prvků vykazují velké denní výkyvy a ovlivňují změny aktivity organismu.
Vitamíny přijímané s potravou nebo ve formě doplňků stravy vyžadují k transportu do cílových oblastí tuky nebo vodu. Podívejme se nejprve na vitaminy rozpustné v tucích: Jakmile se tyto vitaminy rozpustí uvnitř molekul tuku, dostanou se do lymfatických cév, primárního cévního systému tkáňového moku. Lymfatické cévy jsou přímo spojeny pouze s několika orgány. Příslušné vitaminy se hromadí především v tukové tkáni a v játrech. Jakmile se dostanou do těla, nelze je snadno vyloučit. Vzhledem k tomu, že zásobní kapacita tuku je obrovská, měly by se tyto vitaminy užívat jen s nejvyšší opatrností. Existují pouze čtyři vitaminy rozpustné v tucích: A, D, E a K. Nejlépe je užívat je ráno po vydatné snídani a méně účinné jsou, pokud se užívají později během dne. Voda je rozložena po celém těle: uvnitř buněk, v krvi a v mezibuněčné tkáni. Vitamínové látky rozpuštěné ve vodě jsou univerzálně účinné, ale také mnohem těkavější. Pravidelně se vylučují močí.
Důsledné denní dávkování pomáhá předcházet nedostatku vitaminů nebo metabolickým poruchám. Ve vodě rozpustných vitaminů skupiny B je sedm: kyselina listová (B9), kyselina pantotenová (B5), thiamin (B1), kyanokobalamin (B12), riboflavin (B2), niacin (B3) a pyridoxin (B6). Dalšími vitaminy rozpustnými ve vodě jsou vitamin C (kyselina askorbová), biotin (vitamin H), cholin a myo-inositol. Většina vitaminů nemá žádný přímý účinek a hraje pouze podpůrnou roli v určitých funkcích. Proto jsou běžně klasifikovány jako koenzymy nebo kofaktory. O zbývající úkoly se starají jiné látky – a to funguje pouze tehdy, pokud jsou tyto látky současně k dispozici ve své aktivní formě.
Čím více vědců se touto problematikou zabývá, tím více kritérií musí být splněno. Úkolem je aplikovat dva přísně oddělené – ale stejně inteligentní – multivitaminominerální produkty: jeden ráno, druhý před spaním.
Chronofyziologie je odvětví chronobiologie, které se zabývá studiem časové organizace fyziologických procesů. Zahrnuje studium časování přirozených biologických procesů. Chronofyziologie se zabývá fenoménem chronotypů neboli ranních skřivanů a nočních sov. Kromě toho vysvětluje, jak spolu biologické systémy a procesy v organismech souvisejí s ohledem na časování. Lidské tělo podléhá 24hodinovému rytmu. Máme vnitřní hodiny (cirkadiánní hodiny), které nám umožňují předvídat události, které se denně opakují, a fyziologicky optimálně se přizpůsobovat různým okolnostem prostředí. Náš život se řídí rytmem den/noc. Indikátory, jako je světlo, tma a teplota, ovlivňují náš biologický rytmus, který je nastaven již hluboko v našich genech. Různým rytmům podléhají téměř všechny životně důležité procesy organismu, které byly zkoumány. Hormony, neurotransmitery a molekuly cukru, které jsou spotřebovávány, a protilátky v krevních buňkách vykazují v průběhu dne různě se střídající koncentrace v krvi. Několik změn je také důležitými stimulátory různých reakcí v orgánech. Dokonce i výskyt nemoci a intenzita jejích příznaků se řídí impulsy vnitřních hodin. To platí zejména pro astma, deprese a epileptické záchvaty. Při narušení cirkadiánního rytmu je silně ovlivněno celkové zdraví a pohoda. Změny času mohou mít například stejný účinek jako jet lag, včetně problémů se spánkem a soustředěním, nebo dokonce deprese. U pracovníků pracujících na směny, u nichž se projevuje chronická porucha, mohou být problémy ještě závažnější a dlouhodobější. Pouze pokud přizpůsobíme svůj životní styl tak, aby odpovídal našim vnitřním rytmům, můžeme dosáhnout energie potřebné k udržení zdraví
Chronopatologie se zabývá tématem narušeného načasování životně důležitých biologických procesů. Popisuje různé jevy v abnormalitách chronologických sekvencí, stejně jako jejich charakteristiku, příčiny, prognostický a diagnostický význam a terapeutické důsledky. Nemoci se u konkrétních organismů projevují ve specifických časech. Roční a týdenní rytmy mají vliv na náchylnost k nemocem a jejich četnost, četnost nehod a úmrtnost. Odchylky v biologickém rytmu jsou běžné. Například krevní tlak vykazuje poměrně mnoho faktorů. K odchylkám dochází za určitých každodenních podmínek a také ve fázích aktivity a odpočinku. Chronopatologie studuje tyto měnící se jevy při funkčních poruchách výkonnosti orgánů a při onemocněních v souvislosti s úlohou denního/nočního rytmu. Nejčastější oblasti, kde je tato věda potřebná, jsou pracovníci pracující na směny a jetlag, které jsou poznamenány časovým posunem.
Chronofarmakologie je odvětví chronobiologie, které studuje naše vnitřní hodiny v souvislosti s jejich vlivem na farmakoterapii. Zkoumá chování léků v lidském těle a vliv časového uspořádání orgánů. Lidské tělo se řídí 24hodinovým cyklem a naše vnitřní hodiny regulují jeho funkce. Biologické rytmy mají zásadní význam pro určení správného podávání léků. Účinky a nežádoucí účinky léků se mohou lišit v závislosti na době, kdy jsou užívány. Tyto znalosti jsou nesmírně důležité pro léčbu nejrůznějších onemocnění. Důležité je nejen množství podávané látky, ale také denní doba, kdy je konzumována. Mezi důležité otázky, na které chronofarmakologie odpovídá, patří např:
- Která látka působí nejlépe ráno?
- Která látka nejlépe účinkuje k večeru?
- Které látky lze užívat společně a které je třeba kombinovat, aby vůbec účinkovaly? Může být biologická látka brzděna prostřednictvím určitých látek?
- Jak se mění účinek některých léků v závislosti na denní době, kdy jsou podávány?
- Jak je možné optimalizovat účinnost léků?
Podávání léčivých přípravků ve správnou dobu může zvýšit účinnost léčby a omezit vedlejší účinky na minimum. Léky na krevní tlak a kortizonové přípravky vyžadují zvláštní pozornost při určování doby podání. Například některá antihypertenziva snižují krevní tlak lépe, když se užívají večer místo ráno. Pacienti budou mít prospěch z používání chronofarmakologie, protože nabízí důležité informace ohledně načasování léků, což vede k vyšší snášenlivosti a účinnosti jednotlivých přípravků. Vědci zabývající se chronofarmakologií zkoumají nové poznatky s ohledem na načasování léků, které zlepší účinnost a sníží nežádoucí účinky. U mnoha látek je již známa optimální doba podávání pro dosažení účinnosti. Řadu moderních přípravků lze téměř označit za inteligentní. Ty obsahují určité biologické mikrosubstance na celý den, které stačí užívat pouze jednou denně. Jsou účinné od okamžiku podání až do noci, protože jsou vybaveny buď časovým zámkem, nebo látkami, které se uvolňují různou rychlostí.