Geschiedenis van de chronobiologie
Velen van ons weten heel weinig over de biologische klok die ons organisme regelt. Er is echter een nieuwe Europese wetenschap die pas de laatste dertig jaar aan belang heeft gewonnen. Het wordt Chronobiologie genoemd en betekent hoofdzakelijk dit: het menselijk organisme kan het ritme van de dag-nachtcyclus, opgelegd door de rotatie van onze planeet, niet overstijgen. Licht en duisternis hebben het leven van de mens sinds het begin van ons bestaan gekenmerkt. Dit fundamentele ritme wordt gecontroleerd door genetische klokken die zich in de diepte van ons organisme bevinden. Hoe intelligenter wij zijn in het waarnemen van de informatie die zij ons zenden, des te groter zijn de voordelen die wij daarvan hebben. Dit verband is van bijzonder belang bij de
Het ontstaan van de Chronobiologie gaat terug tot de 18e eeuw. De astronoom Jean Jacques d’Ortous de Mairan hield de dagelijkse bewegingen van de mimosa bladeren bij. In zijn experimenten kon hij aantonen dat de bladeren blijven oscilleren volgens het circadiaans ritme, zelfs wanneer zij in permanente duisternis worden gedwongen. Beroemde wetenschappers zoals Georg Christoph Lichtenberg, Christoph Wilhelm Hufeland, Carl von Linné en, last but not least, Charles Darwin hebben een soortgelijk ritmisch verschijnsel waargenomen. Maar pas in de 20e eeuw begon het wetenschappelijk onderzoek naar chronobiologie, dankzij Wilhelm Pfeffer, Erwin Bünning, Karl von Frisch, Jürgen Aschoff, Colin Pittendrigh en Arthur Winfree, die hiermee pionierswerk verrichtten.
De drie basiscycli van Chronobiologie
Infradiane ritmen
(van het Latijnse “infra”, dat “onder” betekent en “dies”, dat “dag” betekent) zijn ritmen die langer dan 24 uur duren. Deze ritmen herhalen zich met tussenpozen van enkele dagen, weken, maanden of zelfs één keer per jaar. Een oscillatie duurt dus meer dan 24 uur
Voorbeelden zijn de seizoensgebonden ritmen, zoals de vogeltrek, maar ook de maanritmen die de maanfasen volgen (ongeveer 29,5 dagen) en de half-maanritmen (ongeveer 14 dagen) die gewoonlijk met getijdencycli worden geassocieerd. Onvoorspelbare ritmen, d.w.z. ritmen die niet overeenstemmen met de omgeving, zoals de voortplantingscyclus van vrouwen, worden ook als infradiane ritmen beschouwd.
Ultradiane ritmen
(van het Latijnse “ultra”, dat “boven” betekent en “dies”, dat “dag” betekent) zijn biologische ritmen die minder dan 24 uur duren. Veel van de fysiologische functies van het menselijk organisme zijn voorbeelden van ultradiaanse ritmen.
Deze ritmen worden herhaald in meerdere cycli binnen een dag. Een volwassene, bijvoorbeeld, heeft een cyclus van vermoeidheid en rust van ongeveer 2 uur.
Ultradiaans ritme regelt fysieke, emotionele en spirituele functies. Ze duren vaak meerdere uren en omvatten de inname van voedsel, de bloedsomloop, de hormoonafscheiding, de verschillende slaapfasen en de prestatiecurve van het lichaam. Deze processen zitten op een miljoen manieren geworteld in ons lichaam. Sommige duren slechts enkele seconden, zoals de controle van de ademhaling; sommige zelfs milliseconden, zoals veel van de processen die plaatsvinden in de cellen van het microcirculatiesysteem. Het ritme van de getijden (ongeveer 12,5 uur) die herhaaldelijk eb en vloed volgen, heeft een bijzondere invloed op veel inwoners van de populairste surflocaties.
Circadiaans ritmen
(van het Latijnse “circa”, wat “ongeveer” betekent, en “dies”, wat “dag” betekent):
Ritmen die ongeveer 24 uur duren. Bijvoorbeeld: de slaap/waakcyclus van de mens of de beweging van bladeren. Veel effecten van het circadiaans ritme hebben een directe en onmiddellijke invloed op de mens, en daarom worden ze het meest bestudeerd.
Chronobiologie Vandaag
Het gebied van de chronobiologie breidt zich snel uit over de hele wereld. Medische professionals, onderzoekers en de bevolking in het algemeen beginnen de voordelen in te zien van het gebruik van chronobiologische principes bij alles van medicijntoediening tot het bepalen van het meest effectieve tijdstip van de dag om te sporten. Chronobiologie wordt gebruikt bij de studie van genetica, endocrinologie, ecologie, sportgeneeskunde en psychologie, om er maar enkele te noemen.
De chronofarmacologische tak van de chronobiologie is bijzonder lucratief gebleken. Duizenden studies hebben informatie opgeleverd over hoe de precieze timing van een medicijn of supplement bijwerkingen kan verminderen, een krachtiger effect kan hebben op het beoogde orgaansysteem of de ziekte en zelfs een fysiologisch proces volledig kan ontregelen.
Veel gerenommeerde instellingen hebben afdelingen, laboratoria en curricula toegevoegd die zich richten op de studie van chronobiologie. Deze instellingen hebben baanbrekend onderzoek en inzichten verschaft die de moderne geneeskunde en het begrip van onze aangeboren biologische ritmen mede vorm hebben gegeven. Melatonine, ook wel het “moederhormoon van de chronobiologie” genoemd, de effecten van licht op verschillende ziekten en het fenomeen van chronotypes hebben bijzondere aandacht gekregen.
Hoewel chronobiologie nog steeds als een jonge wetenschap wordt beschouwd, zijn de mogelijkheden die zij biedt eindeloos. Onze onderzoeksmethoden worden steeds geavanceerder en dat brengt de realiteit met zich mee dat chronobiologie uiteindelijk de leidende wetenschappelijke discipline zal worden.
While chronobiology is still considered a young science, the possibilities it presents are endless. Our methods of research are becoming more advanced and with that brings the reality that chronobiology will eventually become the leading scientific discipline.
Onze interne en externe ritmen controleren onze fysieke, mentale en emotionele functies zonder dat onze tussenkomst nodig is. Hoe intelligenter wij ons leven aan deze ritmen aanpassen, des te groter zal het voordeel zijn dat wij ervan kunnen hebben. Of het nu gaat om het mondslijmvlies of de lever, elk van onze fysiologische systemen heeft zijn eigen biologisch ritme. Dit bewustzijn is van cruciaal belang om ziekte en genezing met elkaar in verband te brengen. Elke ziekte – zoals astma, artritis, hypertensie, depressie, hartaanval, maagzweren, slaapstoornissen, hersenaandoeningen, stofwisselingsziekten, enzovoort – kent haar fasen. De chronobiologische factor van werkzame stoffen die bij de preventie of behandeling van ziekten worden gebruikt, is van cruciaal belang. Tot dusver hebben wij slechts een zeer klein deel van de geheimen die zij verbergen kunnen ontdekken, maar er zijn reeds talrijke stoffen met een chronobiologische formule beschikbaar die wetenschappelijk zijn getest en bewezen. In het begin werden chronobiologen bespot. Vandaag de dag is hun wetenschap een erkende tak van onderzoek, gericht op het bestuderen van de onderlinge samenhang tussen lichaam, geest en tijd. Je staat misschien op het punt iets verrassends te ontdekken!
De belangrijkste conclusie die uit chronobiologisch oogpunt naar voren komt, is dat er in ons lichaam een echt controlepaneel bestaat dat een reeks genetisch ingestelde “biologische klokken” bevat. Ten eerste, ons lichaam volgt een interne 24-uurs cyclus. De afgifte van hormonen hangt in wezen af van de impulsen die door onze biologische klokken worden uitgezonden. Onder controle van de hersenen circuleren 150 boodschapperstoffen in onze bloedsomloop, die elk orgaan op de hoogte houden van de algemene toestand van het lichaam en zo nodig specifieke reacties regelen. Deze hormonen kunnen zowel een stimulerend als een kalmerend effect hebben. Onze lichaamstemperatuur daalt als we slapen, onze bloeddruk stijgt als we wakker worden… enzovoort. Deze ritmen herhalen zich elke 24 uur, dag na dag, nacht na nacht. Daarom spreken geleerden van een “circadiaan” ritme. Deze term komt van het Latijnse “circa” wat “ongeveer” betekent en “dies” wat “dag” betekent. De kortere frequentiecyclus wordt gekenmerkt door hersengolven: fracties van milliseconden. De langere frequentiecycli – zoals de prikkel van honger of de behoefte aan slaap – strekken zich uit over meerdere uren.
Chronobiologie maakt van de interne werking van onze organen elk moment een uniek en karakteristiek schouwspel: van het ene uur op het andere kan alles veranderen. Alles! Het lijkt erop dat naarmate we ouder worden, sommige van onze biologische klokken langzamer gaan lopen, terwijl andere juist sneller gaan. Sommigen hebben de neiging niet synchroon te lopen en anderen stoppen zelfs op een bepaald punt. Organen ontwikkelen onafhankelijke ritmen en de eerste stoornissen beginnen zich voor te doen, die, indien onbehandeld, kunnen uitgroeien tot echte ziekten.
De wetenschap heeft zo’n 80 ziekten erkend die kunnen worden toegeschreven aan slaapstoornissen. Dit is precies het doel van chronofarmacologie: de juiste formule op het juiste moment. Momenteel wordt ernaar gestreefd de circadiane component in het toenemend aantal ziekten en lichamelijke disfuncties te identificeren. Het resultaat is verrassende behandelingsmogelijkheden: doelgerichter, doeltreffender en met minder bijwerkingen. Chronobiologische voedingsproducten of supplementen ‘herkalibreren’ onze interne klokken.
De factor licht-donker stelt onze dagelijkse functies regelmatig in op een 24-uurs ritme. In ons lichaam wordt deze informatie omgezet in de afscheiding van een signaalhormoon: melatonine. Melatonine vervult reeds talrijke functies bij daglicht. Rond 11 uur ’s avonds is er gewoonlijk een plotselinge piek in het melatonineniveau tot 8-10 keer hoger dan overdag. Dit is het signaal voor veel organen om hun activiteit te vertragen en het regeneratieproces te beginnen. Bij veel oudere mensen treedt deze nachtelijke melatoninepiek echter niet meer op. Veel ritmen – waaronder slaap, bloeddruk, lichaamstemperatuur en hormoonafscheiding – blijven ongecontroleerd. In zulke gevallen is intelligente chronobiologische hulp nodig. Interessante recente studies hebben ons tot waardevolle conclusies gebracht. Onderzoekers beginnen te begrijpen op welke momenten kankercellen de neiging hebben zich te scheiden. Kankercellen worden aangestuurd door biologische klokken die verschillen van die welke gezonde cellen reguleren. Het is daarom van vitaal belang dat de cytotoxinen in geneesmiddelen in het te behandelen orgaan worden gebracht op het moment dat hun effect op de tumorgroei het grootst is, d.w.z. wanneer hun effect op de rest van de cellen het minst schadelijk is. Chronofarmacologie zoekt therapeutische maatregelen die in harmonie zijn met onze biologische klokken en is momenteel het meest fascinerende gebied van medisch onderzoek. Wij worden er ons geleidelijk van bewust dat steeds meer ziekten in feite verstoringen van ons ritme zijn. Dit is de eerste stap naar de beginselen van de Chronobiologie.
Elke cel produceert zeer gespecialiseerde stoffen, zoals de organische moleculen van aminozuren. Zodra de ideale concentratie is bereikt, stopt de productie. Binnen een paar uur breken enzymen de stoffen af en begint een nieuwe cyclus. Bepaalde genen, ook wel “klokgenen” genoemd, fungeren bij deze processen als een “aan/uit”-schakelaar. Zij worden in bijna elk weefsel van het menselijk lichaam aangetroffen en hun invloed is ongelooflijk veelzijdig, gesofisticeerd en intelligent. Elk deel van het menselijk lichaam heeft receptoren die informatie ontvangen die wordt doorgegeven door boodschapperstoffen en neuronale prikkels. Hun gevoeligheid wordt gecontroleerd door “klokgenen”. Dit geldt ook voor het effect van vitaminen, spoorelementen en andere biologisch actieve stoffen, waaronder geneesmiddelen. De hoofdschakelaar bevindt zich in het diencephalon, het centrale gedeelte van de hersenen dat in twee helften is verdeeld. Het diencephalon ontvangt berichten van speciale fotocellen op het netvlies. Deze sensoren, die pas onlangs zijn gedecodeerd, herkennen geen voorwerpen of kleuren, maar wel de tijdzone, de atmosfeer van de omgeving en de seizoenen. Zij vormen het beginpunt van een mechanisme van acties dat, als geheel, kan worden omschreven als een controlekamer waarin alle biologische klokken worden ingesteld. Vanuit deze controlekamer vertrekken alle impulsen die ons informeren over de overgang van dag naar nacht; impulsen die van buitenaf komen en talloze ritmen in ons lichaam bereiken, die ze met elkaar synchroniseren. Licht is een krachtige generator van impulsen. Iemand kan een hartaanval overleven dankzij de zonnestralen die door het raam van de intensive care-afdeling schijnen! Bedden in de noordvleugel van ziekenhuizen hebben op mysterieuze wijze een hoger sterftecijfer.
Chronobiologie in praktijk brengen
Om zijn ontelbare activiteiten te kunnen uitvoeren, moet ons lichaam op bepaalde tijdstippen waardevolle stoffen binnenkrijgen. Zelfs wie gezond eet, kan voedingstekorten hebben, vooral als hij wordt blootgesteld aan dagelijkse stress, giftige stoffen uit het milieu of lijdt aan stofwisselingsstoornissen. Wetenschappelijk onderzoek heeft ons nauwkeurige informatie verschaft over het soort voedingsstoffen dat ons lichaam nodig heeft, wanneer we ze precies moeten innemen en in welke dosering ze de spijsvertering optimaal kunnen ondersteunen. Terwijl sommige voedingsstoffen op elkaar inwerken door elkaar te stimuleren, kunnen andere elkaar juist hinderen. Chronobiologie verbetert het vermogen van onze organen om vitale biologische stoffen te assimileren. Vitaminen, mineralen, spoorelementen en fytochemicaliën worden op intelligente wijze gecombineerd en vervolgens op het juiste moment toegediend. De ochtendcapsule bijvoorbeeld helpt het lichaam zijn energiebalans te behouden; de avondcapsule helpt ’s nachts vet te verbranden en gifstoffen uit het lichaam te verwijderen. Er zijn ook specifieke formules die rekening houden met de verschillen tussen het metabolisme van vrouwen en mannen.
Veel mensen denken dat vitaminen onvoorwaardelijk een goede gezondheid geven en slikken ze op elk moment, in de overtuiging dat “het geen kwaad kan!” Verre van dat! De strikte regels van de chronobiologie gelden ook voor wie een remedie zoekt voor een tekort aan vitaminen of mineralen. Moet je je vitaminen innemen? Kijk eerst hoe laat het is! Het tijdstip is van cruciaal belang: ten eerste omdat het effect van sommige vitaminen bij inname ’s morgens anders is dan bij inname ’s avonds. Ten tweede, omdat hun effect op de stofwisseling het 24-uurs ritme van onze organen kan verstoren. Het innemen van een chronobiologische formule met meerdere bestanddelen is gewoon essentieel – en het kiezen van een specifiek regime (man/vrouw) is dat nog meer.
Het zorgeloos innemen van vitaminen en mineralen zonder een nauwkeurig voorschrift houdt bepaalde risico’s in
Biologische effecten
De biologische effecten van vitaminen en spoorelementen vertonen sterke dagelijkse schommelingen en beïnvloeden de activiteitspieken van het lichaam.
Vitaminen die met voedsel of in de vorm van voedingssupplementen worden ingenomen, moeten vergezeld gaan van vet of water om te worden vervoerd naar de plaats waar zij nodig zijn. Om te beginnen laten we bijvoorbeeld vet oplosbare vitaminen nemen: eenmaal opgelost in vetmoleculen bereiken deze vitaminen eerst de lymfevaten, het primaire vaatstelsel van de weefselvloeistof. Lymfevaten zijn alleen rechtstreeks verbonden met bepaalde organen. Deze vitaminen hopen zich vooral op in vetweefsel en de lever. Als ze eenmaal in het lichaam zijn gekomen, worden ze niet gemakkelijk meer uitgescheiden. Vanwege de grote opslagcapaciteit van vet moeten deze vitaminen met uiterste voorzichtigheid worden ingenomen. Er zijn slechts vier in vet oplosbare vitaminen: A, D, E en K. Idealiter worden ze ’s ochtends na een stevig ontbijt ingenomen, terwijl ze minder effectief zijn als ze later op de dag worden ingenomen. Water is over het hele lichaam verdeeld: in de cellen, in het bloed en in het interstitiële weefsel. In water oplosbare vitaminen zijn dus bijna universeel werkzaam, maar ook vluchtiger. Ze worden regelmatig via de urine uitgescheiden.
Een oordeelkundige dagelijkse dosering helpt vitaminetekorten of stofwisselingsstoornissen te voorkomen. Er zijn zeven wateroplosbare vitaminen in de vitamine B-groep: foliumzuur (B9), pantotheenzuur (B5), thiamine (B1), cyanocobalamine (B12), riboflavine (B2), niacine (B3), en pyridoxine (B6). Andere in water oplosbare vitaminen zijn vitamine C (ascorbinezuur), biotine (vitamine H), choline en myo-inositol. De meeste vitaminen hebben geen rechtstreeks effect en voor sommige functies spelen zij slechts een ondersteunende rol. Daarom worden ze meestal co-enzymen of cofactoren genoemd. De rest van de activiteiten wordt door andere stoffen verricht – maar alleen als deze gelijktijdig in een actieve formule worden ingenomen.
Naarmate het aantal onderzoekers dat op dit gebied werkzaam is, toeneemt, nemen ook de criteria waaraan moet worden voldaan, toe. De uitdaging bestaat erin twee strikt gescheiden maar even intelligente multivitamine- en multimineralenproducten te combineren: het ene moet ’s morgens worden ingenomen en het andere voor het slapengaan.
Chronofysiologie is een tak van de chronobiologie die zich bezighoudt met de studie van de temporele organisatie van onze fysiologische processen. Deze studie omvat de timing van natuurlijke biologische processen. Chronofysiologie bestudeert het verschijnsel van vroege vogels en nachtbrakers en verklaart hoe biologische systemen en processen van organismen zich tot elkaar verhouden met betrekking tot de tijd. Het menselijk lichaam is onderhevig aan 24-uurs ritmen. Wij hebben een biologische klok (circadiane klok) die ons voorbereidt om te reageren op de gebeurtenissen die zich dagelijks voordoen en ons in staat stelt ons op een fysiologisch optimale manier aan te passen aan verschillende omgevingsomstandigheden. Ons leven wordt geregeld door een dag/nacht ritme. Indicatoren zoals licht, duisternis en temperatuur beïnvloeden ons biologisch ritme, dat reeds in het diepste gedeelte van onze genen is vastgelegd. Bijna elk bestudeerd levensproces in een organisme is onderhevig aan verschillende ritmen. Hormonen, neurotransmitters, verbruikte suikermoleculen en antilichamen in bloedcellen vertonen een concentratie in het bloed die varieert naar gelang van het tijdstip van de dag. Vele veranderingen bepalen in belangrijke mate de reacties van onze organen. Zelfs de ontwikkeling van een ziekte en de intensiteit van de symptomen die optreden, volgen de impulsen van een interne klok. Dit geldt vooral voor astma, depressie en epileptische aanvallen. Als het circadiaans ritme verstoord is, heeft dat gevolgen voor onze algemene gezondheid en ons welzijn. Wanneer de tijd verandert, bijvoorbeeld wanneer we onder invloed zijn van een jetlag, hebben we problemen met slapen, met de concentratie of zelfs depressie. Deze problemen kunnen verergeren en lang aanslepen: vooral bij ploegenarbeiders zijn gevallen van chronische aandoeningen gedocumenteerd. Alleen door onze levensstijl aan te passen aan het interne ritme van ons organisme kunnen we de energie verkrijgen die we nodig hebben om gezond te blijven.
Chronopathologie houdt zich bezig met personen wiens ritme van hun eigen biologische levensprocessen verstoord is. Het beschrijft verschillende verschijnselen in aanwezigheid van afwijkingen op chronologische sequenties: kenmerken, oorzaken, prognostische en diagnostische betekenis en tenslotte therapeutische implicaties. In elk organisme manifesteert ziekte zich op specifieke momenten. Jaar- en weekritmen zijn van invloed op de vatbaarheid en de frequentie van ziekten, de frequentie van ongevallen en het sterftecijfer. Afwijkingen van biologische ritmen komen vaak voor. Bloeddruk, bijvoorbeeld, vertoont een groot aantal factoren. Afwijkingen doen zich ook voor op bepaalde tijdstippen van de dag in verband met de invloed van activiteits- en rustfasen. De chronopathologie bestudeert deze veranderende verschijnselen in relatie tot functionele stoornissen van onze organen en tot ziekten, met betrekking tot de rol van het dag/nachtritme. De gebieden waar de behoefte aan deze wetenschap het grootst is, zijn “ploegendienst” en “jetlag”, die beide worden gekenmerkt door tijdsverplaatsing.
Chronopathologie helpt om de verschillende fasen van afwijking van normaliteit te identificeren. Het herkennen van tijdsafhankelijke kenmerken kan van groot nut zijn bij de diagnose en behandeling van een ziekte. Intelligente anatomie is de basis voor tijdafhankelijke medicijnen.
Chronofarmacologie is een tak van de chronobiologie die ons interne ritme bestudeert in relatie tot de effecten ervan op therapieën. Zij bestudeert de reactie van het menselijk organisme op geneesmiddelen en de gevolgen daarvan in termen van de tijdstructuur van de organen. Het menselijk lichaam volgt een 24-uurs cyclus en onze biologische klok regelt de functies ervan. Biologische ritmen zijn van cruciaal belang voor het bepalen van de juiste toediening van therapieën. Een geneesmiddel kan een heilzame werking of een bijwerking hebben, afhankelijk van het tijdstip waarop het wordt ingenomen. Dit te weten is ongelooflijk belangrijk voor de behandeling van vele ziekten. Niet alleen de dosering van een stof is van belang, maar ook het tijdstip waarop deze wordt ingenomen.
Via de chronofarmacologie zijn enkele belangrijke vragen beantwoord:
- Welke stoffen werken het best als ze ’s ochtends worden ingenomen?
- Welke stoffen werken het best als ze ’s avonds worden ingenomen?
- Welke stoffen kunnen tegelijkertijd worden ingenomen en welke moeten noodzakelijkerwijs worden gecombineerd om effect te sorteren?
- Kan het effect van een biologische stof teniet worden gedaan als bepaalde stoffen ermee worden gecombineerd?
- Hoe verandert de werking van bepaalde geneesmiddelen naar gelang van het tijdstip van de dag waarop ze worden ingenomen en hoe kan hun
De toediening van een geneesmiddel op het meest geschikte moment kan de doeltreffendheid ervan verbeteren en de bijwerkingen tot een minimum beperken. Bloeddrukmedicatie en cortisonpreparaten vereisen bijzondere aandacht voor de tijdstippen waarop zij worden toegediend. Sommige geneesmiddelen voor de behandeling van hoge bloeddruk zijn bijvoorbeeld doeltreffender als ze ’s avonds worden ingenomen dan ’s morgens. Patiënten zullen baat hebben bij chronofarmacologie, aangezien deze wetenschap belangrijke informatie oplevert over het tijdstip waarop medicatie moet worden ingenomen, hetgeen resulteert in een betere verdraagbaarheid en werkzaamheid van individuele bereidingen. Chronofarmacologen zijn op zoek naar nieuwe inzichten in de tijdstippen waarop behandelingen moeten worden toegediend om de werkzaamheid te vergroten en bijwerkingen te verminderen. Voor veel stoffen is het optimale tijdstip van toediening al bekend. Veel moderne preparaten kunnen bijna als “intelligent” worden omschreven: zij bevatten bepaalde biologische micro-stoffen die volstaan om in de dagelijkse behoefte te voorzien, terwijl zij één keer per dag worden ingenomen. Hun werkzaamheid duurt vanaf het moment dat ze worden ingenomen tot midden in de nacht, maar ze werken op het juiste moment omdat ze een timer of stoffen met een getimede afgifte bevatten.