Zegar biologiczny ludzkiego ciała

Od dawna zaobserwowano, że całe życie na Ziemi spełnia pewne rytmy, które są ustalane przez procesy globalne. Jest to dzienny obrót planety wokół osi i jej ruch wzdłuż orbity Słońca. Żywe organizmy w jakiś sposób wyczuwają czas, a ich zachowanie podlega jego biegowi. Przejawia się to w przemianach okresów aktywności i snu u zwierząt, podczas otwierania i zamykania kwiatów u roślin. Ptaki wędrowne wracają co miesiąc do miejsca gniazdowania, wylęgają pisklęta i migrują do ciepłych krajów na zimę.

Co to jest zegar biologiczny?

Rytm przepływu wszystkich procesów życiowych jest właściwością właściwą wszystkim mieszkańcom naszej planety. Na przykład jednokomórkowe morskie wiciowate żarzą się w nocy. Nie wiadomo, dlaczego to robią. Ale w ciągu dnia nie świecą. Tę właściwość wiciowców uzyskano w procesie ewolucji.

Każdy żywy organizm na Ziemi - zarówno rośliny, jak i zwierzęta - ma wewnętrzny zegar. Określają one okresowość życia, związaną z czasem trwania ziemskich dni. Te biologiczne zegary dostosowują swój kurs do częstotliwości dnia i nocy, nie zależą od zmian temperatury. Oprócz codziennych cykli są okresy sezonowe (roczne) i księżycowe.

Zegar biologiczny jest do pewnego stopnia konwencjonalną koncepcją sugerującą, że własność żywych organizmów orientuje się w czasie. Ta właściwość jest im przypisana na poziomie genetycznym i jest dziedziczna.

Badanie mechanizmu zegarów biologicznych

Przez długi czas rytm procesów życiowych organizmów żywych tłumaczył rytm zmian warunków środowiskowych: światła, wilgotności, temperatury, ciśnienia atmosferycznego, a nawet intensywności promieniowania kosmicznego. Jednak proste eksperymenty pokazały, że zegary biologiczne działają niezależnie od zmian warunków zewnętrznych.

Dziś wiadomo, że są w każdej komórce. W złożonych organizmach zegary tworzą złożony system hierarchiczny. Jest to niezbędne do funkcjonowania jako całości. Jeśli jakieś narządy i tkanki nie są skoordynowane w czasie, pojawia się inny rodzaj choroby. Wewnętrzny zegar jest endogenny, to znaczy ma wewnętrzny charakter i jest regulowany przez sygnały z zewnątrz. Co jeszcze wiemy?

Zegary biologiczne są dziedziczone. W ostatnich latach znaleziono dowody na ten fakt. W komórkach są geny zegarowe. Podlegają mutacjom i dobór naturalny. Konieczne jest koordynowanie procesów życiowej aktywności z codzienną rotacją Ziemi. Ponieważ proporcje dnia i nocy w ciągu roku nie są takie same na różnych szerokościach geograficznych, zegar jest również potrzebny, aby dostosować się do zmieniających się pór roku. Muszą rozważyć, czy dodaje lub zmniejsza dzień i noc. Nie ma innego sposobu na odróżnienie wiosny od jesieni.

Studiując zegar biologiczny roślin, naukowcy odkryli mechanizm ich adaptacji do zmian długości dnia. Dzieje się tak przy udziale specjalnych regulatorów fitochromu. Jak działa ten mechanizm? Fitochrom enzymu występuje w dwóch postaciach, które zmieniają się w zależności od pory dnia. Zegar można regulować za pomocą sygnałów zewnętrznych. Wszystkie procesy zachodzące w roślinach - wzrost, kwitnienie - zależą od stężenia enzymu fitochromu.

Mechanizm zegarów wewnątrzkomórkowych nie został jeszcze zbadany do końca, jednak większość drogi została omówiona.

Rytmy okołodobowe w ludzkim ciele

Okresowe zmiany intensywności procesów biologicznych wiążą się z przemianą dnia i nocy. Rytmy te nazywane są cyklami dobowymi lub okołodobowymi. Ich częstotliwość wynosi około 24 godzin. Chociaż rytmy okołodobowe są powiązane z procesami zachodzącymi poza ciałem, mają one endogenne pochodzenie.

Osoba nie ma narządów ani funkcji fizjologicznych, które nie przestrzegałyby codziennych cykli. Dziś znanych jest ponad 300 osób.

Zegar biologiczny człowieka reguluje takie procesy zgodnie z codziennymi rytmami:

- podział komórek ;

- częstość akcji serca i oddychanie;

- zużycie tlenu przez organizm;

- perystaltyka jelit;

- intensywność gruczołów;

- przemiana snu i odpoczynku.

To są tylko główne przejawy.

Rytm funkcji fizjologicznych zachodzi na wszystkich poziomach - od zmian wewnątrz komórki do reakcji na poziomie organizmu. Eksperymenty ostatnich lat wykazały, że podstawą rytmów okołodobowych są procesy endogenne, samowystarczalne. Ludzki zegar biologiczny jest ustawiony na oscylację po 24 godzinach. Są one związane ze zmianami w środowisku. Przebieg zegara biologicznego jest zsynchronizowany z niektórymi z tych zmian. Najbardziej charakterystyczną ich cechą jest naprzemienność dnia i nocy oraz codzienne wahania temperatury.

Uważa się, że w wyższych organizmach główny zegar znajduje się w mózgu w jądrze nadreaktywnym wzgórza. Niosą do niego włókna nerwowe z nerwu wzrokowego, a wraz z krwią hormon melatoniny, wytwarzany przez epifizę, zostaje wprowadzony wraz z krwią. To jest organ, który był trzecim okiem starożytnych gadów i zachowywał regulację rytmu dobowego.

Zegar biologiczny narządów

Wszystkie procesy fizjologiczne zachodzące w ludzkim ciele występują z pewną cykliczną naturą. Temperatura, ciśnienie, zmiana stężenia cukru we krwi.

Narządy ludzkie podlegają codziennemu rytmowi. W ciągu 24 godzin ich funkcje są na przemian okresami wzlotów i upadków. Oznacza to, że zawsze organ działa szczególnie efektywnie przez 2 godziny, po czym przechodzi do etapu relaksacji. W tym czasie ciało spoczywa i odzyskuje. Ta faza trwa również 2 godziny.

Na przykład faza podnoszenia aktywności żołądka spada w okresie od 7 do 9 rano, po nim, od 9 do 11, następuje spadek. Śledziona i trzustka są aktywne od 9 do 11, a od 11 do 13 odpoczywają. W sercu te okresy przypadają na 11-13 godzin i 13-15. Faza pęcherza - od 15 do 17, odpoczynek i odpoczynek - od 17 do 19.

Zegar biologiczny narządów jest jednym z mechanizmów umożliwiających mieszkańcom Ziemi dostosowanie się do codziennego rytmu przez miliony lat ewolucji. Ale cywilizacja stworzona przez człowieka stale niszczy ten rytm. Badania pokazują, że łatwo jest wyważyć biologiczny zegar organizmu. Wystarczy tylko radykalnie zmienić dietę. Na przykład zacznij lunch w środku nocy. Dlatego podstawową zasadą jest sztywna dieta. Szczególnie ważne jest obserwowanie go od wczesnego dzieciństwa, kiedy zaczynają się biologiczne zegary ludzkiego ciała. Długość życia zależy bezpośrednio od tego.

Chrono-ontologia

Jest to nowa, niedawno rozwijająca się dyscyplina naukowa, która bada związane z wiekiem zmiany w rytmach biologicznych zachodzących w ludzkim ciele. Chronohertologia powstała na styku dwóch nauk - chronobiologii i gerontologii.

Jednym z tematów badań jest mechanizm funkcjonowania tzw. "Dużych zegarów biologicznych". Termin ten został po raz pierwszy wprowadzony do obiegu przez wybitnego naukowca V.M. Dilmana.

"Duży zegar biologiczny" jest raczej konwencjonalną koncepcją. Jest to raczej model procesów starzenia zachodzących w ciele. Daje zrozumienie związku stylu życia danej osoby, jej uzależnień od żywności wiek biologiczny. Te godziny liczą średnią długość życia. Nagrywają nagromadzenie zmian w ludzkim ciele od urodzenia do śmierci.

Przebieg dużego zegara biologicznego jest nierównomierny. Spieszą się, a potem pozostają w tyle. Na ich przebieg ma wpływ wiele czynników. Skracają i przedłużają życie.

Zasada działania dużych zegarów biologicznych polega na tym, że mierzą nie okresy czasu. Mierzą rytm procesów, a raczej ich utratę wraz z wiekiem.

Badania w tym kierunku mogą pomóc w rozwiązaniu głównego problemu medycyny - eliminacji chorób starzenia się, które dziś są główną przeszkodą w osiągnięciu granicy gatunków ludzkiego życia. Teraz ta liczba szacowana jest na 120 lat.

Spać

Wewnętrzne rytmy ciała regulują wszystkie ważne procesy. Czas zasypiania i przebudzenia, czas snu - dla całego "trzeciego oka" - wzgórza. Udowodniono, że ta część mózgu jest odpowiedzialna za produkcję melatoniny, hormonu regulującego ludzkie biorytmy. Jego poziom podlega codziennym rytmom i jest regulowany przez oświetlenie siatkówki. Wraz ze zmianą natężenia strumienia świetlnego poziom melatoniny wzrasta lub maleje.

Mechanizm snu jest bardzo subtelny i wrażliwy. Naruszenie przemienności snu i czuwania, które jest związane z człowiekiem z natury, powoduje poważne szkody dla zdrowia. Tak więc ciągła praca zmianowa, która wymaga pracy w nocy, wiąże się z większym prawdopodobieństwem wystąpienia takich chorób, jak cukrzyca typu 2, zawał serca i raka.

We śnie osoba całkowicie się rozluźnia. Wszystkie narządy odpoczywają, tylko mózg nadal pracuje, systematyzując otrzymane informacje w ciągu jednego dnia.

Krótszy sen

Cywilizacja dokonuje własnych dostosowań w życiu. Badając biologiczny zegar snu, naukowcy odkryli, że współczesny człowiek śpi 1,5 godziny mniej niż ludzie w XIX wieku. Jakie jest niebezpieczeństwo skrócenia czasu nocnego odpoczynku?

Zakłócenie naturalnego rytmu przemiany snu i czuwania prowadzi do zakłóceń i zakłóceń w pracy systemów życiowych ludzkiego organizmu: układu odpornościowego, sercowo-naczyniowego, hormonalnego. Brak snu prowadzi do nadmiernej masy ciała, wpływa na wzrok. Osoba zaczyna czuć dyskomfort w oczach, klarowność obrazu jest zakłócona, istnieje niebezpieczeństwo rozwinięcia się poważnej choroby - jaskry.

Brak snu powoduje nieprawidłowe funkcjonowanie układu hormonalnego człowieka, zwiększając w ten sposób ryzyko poważnej choroby - cukrzycy.

Badacze odkryli interesujący schemat: oczekiwana długość życia jest dłuższa dla osób śpiących od 6,5 do 7,5 godziny. Zarówno redukcja, jak i wydłużenie czasu snu prowadzą do zmniejszenia oczekiwanej długości życia.

Zegar biologiczny i zdrowie kobiet

Ta kwestia jest poświęcona wielu badaniom. Zegar biologiczny kobiety to zdolność jej ciała do produkcji potomstwa. Jest inny termin - płodność. Chodzi o granicę wiekową, sprzyjającą urodzeniu dzieci.

Kilka dekad temu zegar pokazywał znak trzydziestu lat. Uważano, że realizacja siebie jako matki kobiet płci pięknej po tym wieku niesie ryzyko dla zdrowia kobiety i jej nienarodzonego dziecka.

Teraz sytuacja się zmieniła. Liczba kobiet, które po raz pierwszy poczęły dziecko w wieku od 30 do 39 lat, zwiększyła się znacząco, o 2,5 raza, oraz osób, które zrobiły to po 40 latach, wzrosła o 50%.

Niemniej jednak, eksperci uważają, że korzystny wiek dla macierzyństwa 20-24 lat. Często wygrywa chęć zdobycia wykształcenia, urzeczywistnienia się w branży zawodowej. Tylko kilka kobiet w tym wieku ponosi odpowiedzialność za wychowanie dziecka. Dojrzałość płciowa jest o 10 lat wyższa od dojrzałości emocjonalnej. Dlatego większość ekspertów jest skłonna uwierzyć, że dla współczesnej kobiety optymalny czas na urodzenie dziecka wynosi 35 lat. Dziś nie są już włączani do tak zwanej grupy ryzyka.

Zegar biologiczny i medycyna

Reakcja ludzkiego ciała na różne efekty zależy od fazy rytmu dobowego. Dlatego biologiczne rytmy odgrywają ważną rolę w medycynie, szczególnie w diagnozowaniu i leczeniu wielu chorób. Zatem działanie leków zależy od fazy codziennego biorytmu. Na przykład podczas leczenia stomatologicznego efekt przeciwbólowy jest najbardziej wyraźny od 12 do 18 godzin.

Zmiana wrażliwości organizmu na leki polega na badaniu chronofarmakologii. Na podstawie informacji o codziennych biorytmach opracowuje się najbardziej skuteczne schematy leczenia.

Na przykład, czysto indywidualne wahania wartości ciśnienia krwi wymagają uwzględnienia tego czynnika przy przyjmowaniu leków do leczenia nadciśnienia tętniczego, niedokrwienia. Tak więc, aby uniknąć kryzysu, osoby zagrożone przyjmowaniem leków powinny być przyjmowane wieczorem, kiedy organizm jest najbardziej narażony.

Ponadto biorytmy ciała ludzkiego mają wpływ na efekt przyjmowania leków, zaburzenia rytmu mogą powodować różne choroby. Dotyczą one tak zwanych dynamicznych dolegliwości.

Desynchronoza i jej zapobieganie

Dla ludzkiego zdrowia duże znaczenie ma światło dzienne. To światło słoneczne zapewnia naturalną synchronizację biorytmów. Jeśli oświetlenie nie jest wystarczające, jak dzieje się w zimie, występuje awaria. Może to być przyczyną wielu chorób. Powstawały psychiczne (stany depresyjne) i stany fizyczne (obniżenie ogólnej odporności, osłabienie itp.). Przyczyną tych zaburzeń jest desynchronoza.

Desynchronoza występuje, gdy zegar biologiczny ludzkiego ciała zawodzi. Powody mogą być inne. Desynchronoza występuje podczas zmiany strefy czasowej na długi okres, w okresie adaptacji podczas przejścia do zimy (lato), podczas pracy zmianowej, uzależnienia od alkoholu, nieprawidłowego karmienia. Wyraża się to w zaburzeniach snu, atakach migreny, utracie uwagi i koncentracji. W rezultacie może wystąpić apatia i depresja. Starsi ludzie adaptują się trudniej, potrzebują więcej czasu.

Do zapobiegania desynchronozie, korekcji rytmów ciała za pomocą substancji, które mogą wpływać na fazę rytmów biologicznych. Nazywa się je chronobiotykami. Są one zawarte w roślinach leczniczych.

Zegary biologiczne dobrze reagują na muzykę za pomocą muzyki. Pomaga zwiększyć produktywność w wykonywaniu monotonnej pracy. Za pomocą muzyki leczy się również zaburzenia snu i choroby neuropsychiatryczne.

Rytm we wszystkim jest drogą do poprawy jakości życia.

Praktyczna wartość biorytmologii

Zegar biologiczny jest przedmiotem poważnych badań naukowych. Ich klienci to wiele gałęzi gospodarki. Wyniki badań biologicznych rytmów organizmów żywych są z powodzeniem stosowane w praktyce.

Znajomość rytmów życia zwierząt domowych i roślin uprawnych pomaga zwiększyć efektywność produkcji rolnej. Łowcy i rybacy korzystają z tej wiedzy.

Codzienne wahania w organizmie procesów fizjologicznych uwzględniają naukę medyczną. Skuteczność przyjmowania leków, interwencji chirurgicznych, wykonywania zabiegów medycznych i manipulacji zależy bezpośrednio od biologicznego zegara narządów i układów.

Osiągnięcia biorytmiki są od dawna wykorzystywane w organizacji pracy i reżimu odpoczynku dla załóg samolotów. Ich praca obejmuje przecięcie kilku stref czasowych w jednym locie. Eliminowanie negatywnych skutków tego czynnika jest bardzo ważne dla zachowania zdrowia załóg lotniczych linii lotniczych.

Trudno jest obejść się bez osiągnięć biorytmy w medycynie kosmicznej, szczególnie podczas przygotowywania długich lotów. Dalekosiężne ambitne plany stworzenia ludzkich osiedli na Marsie nie będą widocznie, bez badania cech funkcjonowania ludzkich zegarów biologicznych na tej planecie.