1 Departamento de Anatomía, Facultad de Medicina, Universidad Nacional Autónoma de México, 04360 Mexico City, DF, Мексико

смущения

2 Departamento de Biología Celular y Fisiología, Instituto de Investigaciones Biomédicas, Universidad Nacional Autónoma de México, 04360 Mexico City, DF, Мексико

3 Facultad de Ciencias, UASLP, 78210 San Luis Potosí SLP, Мексико

Резюме

Актуалността на синхронизирания времеви ред за адаптация и хомеостаза се обсъжда в този преглед. Представяме доказателства, които сочат, че промененият времеви ред между биологичния часовник и външните времеви сигнали води до заболяване. Доказателствата, базирани главно на модел на гризачи за „нощна работа“, използваща принудителна активност по време на фазата на съня, предполагат, че променената активност и графиците на хранене, извън фазата на цикъла светлина/тъмнина, може да са основната причина за загубата на циркаден синхрон и заболяване . Предлага се, като се избягва приема на храна по време на сън, циркадното несъответствие и неблагоприятните последици могат да бъдат предотвратени. Този преглед не се опитва да представи задълбочена ревизия на литературата, а вместо това има за цел да подчертае връзката между денонощните смущения и заболяванията със специален акцент върху приноса на графиците за хранене в циркадния синхрон.

1. Значението на циркадните ритми за хомеостазата

Нашата физиология е организирана около ежедневния цикъл на активност и сън [1]. В активната фаза, когато енергийните разходи са големи и се консумират храна и вода, органите трябва да бъдат подготвени за приемане, преработка и усвояване на хранителни вещества.

Светлината е основният „Zeitgeber“ или времеви сигнал за SCN, но други временни сигнали също могат да упражняват синхронизиращи ефекти върху биологичния часовник и се считат за „слаби Zeitgebers“, тъй като са затъмнени от доминиращия LD цикъл [10]. За хората социалните дейности и социалните графици функционират като подходящи синхронизиращи сигнали, които се конкурират или могат да засилят влиянието на LD цикъла в зависимост от начина, по който са планирани [11]. Като такива, работните и училищните графици, упражненията и физическата активност, както и времето за хранене могат да осигурят допълнителни сигнали за времето на биологичния часовник [11–13]. По този начин SCN се влияе от сложна комбинация от времеви сигнали, които изискват конгруентност, за да поддържат синхронизирани всички функции и поведение.

2. Циркадно разстройство

Циркадното несъответствие също е последица от пътуването през трансмеридиан, което причинява рязка промяна в графика и синдром, известен като „реактивно закъснение“. Jet lag е резултат от бавно пренастройване на физиологичните и поведенчески ритми, които се изместват с различна скорост към новия график [20]. Преходната загуба на циркаден синхрон между различните тъкани и с биологичния часовник води до загуба на хомеостаза и чувство на неразположение [21], общ дискомфорт, намаляване на физическото и психическо представяне, раздразнителност и депресия [20]. Също така, стомашно-чревните разстройства могат да се разглеждат като страничен продукт от консумацията на храна при необичаен график [20]. Това състояние на вътрешна десинхронност е преходно и зависи от броя часови зони, които се пресичат, следователно адаптацията към нов външен цикъл може да отнеме от 4 до 10 дни [22, 23].

Важен фактор за насърчаване на циркадните смущения е светлината през нощта. Човешкият биологичен часовник е чувствителен към светлинни промени, включително излагане на светлина с ниска интензивност [33, 34]. При здрави доброволци различната интензивност на светлината, варираща от 0,03 до 9500 лукса, през нощта причинява в краткосрочен план важно увреждане на температурата и хормоналните ритми [35]. Такива доказателства показват, че хората са чувствителни към интензивността на светлината, използвана за осветяване на интериора на къщите и работните зони, и че такава интензивност е достатъчна, за да промени биологичния часовник, което може да причини циркадни смущения и склонност към заболявания [14, 35].

3. Последиците от вътрешната десинхронност

Няколко аспекта на съвременния живот, както е описано по-горе, осигуряват противоречиви сигнали извън синхрон с временни сигнали, предадени от SCN, който следва основно LD цикъла [2]. Последицата е нарушена фазова връзка на циркадните колебания в поведенческите, хормоналните и метаболитните променливи, което води до циркадно несъответствие. В дългосрочен план циркадното прекъсване поради работа на смени или хронично изоставане в реактивния двигател може да доведе до повишена смъртност при мъжете и жените поради сърдечно-съдови, стомашни разстройства или рак [27, 36–41]. Напоследък се предполага, че нарушените циркадни ритми са силни промотори на затлъстяването и метаболитния синдром [42–44]. Ето защо е важно да се развие разбирането за въздействието на циркадните смущения поради изместените графици на дейности и светлинното замърсяване върху физиологичните системи и хомеостазата.

4. Модели на гризачи за денонощни смущения, какво сме научили

Други модели на циркадно разрушаване излагат гризачите на кратки дни от 20–22 часа, които са несъвместими с нормалния ендогенен 24-часов период. Този кратък фотопериод предизвиква способността на циркадната система да се приспособява и да произвежда циркадна десинхрония [53]. При такива условия, гризачите проявяват два компонента на активност, един свободен ход за дълъг период, а вторият компонент, увлечен в 22-часовия LD цикъл. В SCN този протокол предизвиква нарушаване на невроналната активност, при което дорзалният SCN отразява свободно работещия ритъм, докато вентралният SCN отразява LD синхронизирания ритъм [53]. Гризачите, настанени при тези условия, развиват дисоциация на циклите сън-събуждане от основната температура [54], както и промени в метаболитните хормони. В мозъка мишките, нарушени от циркадиан, показват намаляване на дендритната дължина и намалена сложност на невроналните дендритни дървета в прелимбичната префронтална кора, свързано с намалена когнитивна гъвкавост и променени емоционални реакции [55].