Циркадная какофония

Многие ученые заинтересовались изучением этого вопроса, особенно потому, что проблема сна касалась их лично. Например, Диана Арбл, сотрудник научно-исследовательского центра при Мичиганском университете. «Когда я училась в старших классах, – вспоминает исследователь, – я могла спать по двенадцать часов в сутки каждый день, а еще могла прилечь в течение дня. Это был выдающийся случай». В годы обучения в Виргинском университете по специальности неврология ее привлекли исследования проблем сна, потому что в этой области была масса неизученных аспектов. Она встретилась с крупным исследователем циркадных ритмов Майклом Менакером и решила пройти собеседование, чтобы поступить на работу в его лабораторию. Во время собеседования Менакер подчеркнул, что исследование в лаборатории часто подразумевает работу с мышами в темноте. Когда Арбл спросила, как исследователи работают в темноте, он ответил, что они надевают очки ночного видения. Это подкупило Арбл. «Я пришла в исследование циркадных ритмов из-за очков ночного видения, – шутит она, – но осталась работать ради науки». В своей последующей работе на соискание ученой степени совместно с Фредом Туреком она обнаружила важнейшую фактологическую информацию, раскрывающую связь между срывом циркадных ритмов и ожирением.

Чтобы понять важность открытия Арбл, нам необходимо сначала ознакомиться с результатами других исследований. Они рассматривали влияние посменного графика работы на здоровье человека. Плавающий посменный график подразумевает работу в разное время в разные дни, в том числе ночью. Поэтому людям, занятым такой работой, тяжело придерживаться определенного времени отхода ко сну. Их циркадные ритмы на постоянной основе разобщены с периодами активности и смены дня и ночи, поэтому они часто спят, едят и выполняют физическую работу, не сверяясь с главными биологическими часами.

Если циркадные ритмы биологических процессов играют важную роль в поддержании адипозности и здоровья в нормальном состоянии, то люди, работающие посменно, должны быть толще и обладать слабым здоровьем по сравнению с работающими днем. Результаты многих исследований подтверждают это предположение. Скользящий график угрожает целым списком проблем со здоровьем, включая ожирение, сахарный диабет второго типа, рак и болезни сердечно-сосудистой системы. Чем дольше человек работает по скользящему графику, тем выше вероятность развития ожирения и возникновения проблем со здоровьем. Почему?

Здесь мы вернемся к работе Дианы Арбл и ее руководителю Фреду Туреку. Они ознакомились с результатами обширного блока исследований по скользящему графику. Также ученые знали, что пищеварение и метаболические процессы подчиняются циркадным ритмам. Кроме того, им была известна еще одна важная деталь: не только главные часы могут выбиться из цикла смены дня и ночи, но и отдельные биологические часы разных органов могут десинхронизировать свою работу относительно друг друга. Например, ход главных часов СХЯ может сбиться и разойтись с ритмом работы кишечника, печени, поджелудочной железы и других органов, которые управляют процессом пищеварения и обмена веществ. Это происходит потому, что вышеперечисленную группу часов можно настроить по времени принятия пищи. Сигнал о принятии пищи намного сильнее сигнала, исходящего из СХЯ. Обычно в этой ситуации нет затруднений, потому что сигналы СХЯ до некоторой степени соответствуют времени приема пищи в течение дня. Дирижер стоит на своем месте, и оркестр исполняет музыку гармонично и синхронно. Но когда мы срываем циркадный ритм, набивая рот ночью, совершая перелет в другой часовой пояс или устраиваемся на работу с посменным графиком, то сбивается ритм работы некоторых внутренних органов. То, что прежде было гармоничной симфонией, превращается в нестройную какофонию. Ученые называют это состояние циркадной десинхронизацией и предполагают, что оно может привести к метаболическим нарушениям и появлению лишних килограммов.

Чтобы проверить эту гипотезу, Арбл провела эксперимент при участии двух групп мышей, которых посадила на одинаковую высококалорийную диету. Первая группа получала доступ к еде в течение 12 часов дневного времени, когда мыши бодрствуют и физически активны. Вторая группа получала еду в течение других двенадцати часов, когда эти животные обычно спят. При нормальных условиях, не ограниченных экспериментом, мыши съедают две трети еды в течение дня и одну треть вечером. В эксперименте Арбл мыши могли есть только в какое-либо одно время суток, поэтому возникли два условия развития циркадного ритма. В первом случая пищеварительная система и система обмена веществ работают синхронно с главными часами в мозге. Во втором случае их работа не согласовывается.

Мышам обеих групп давали одинаковое количество пищи. Через две недели появились явные изменения: синхронизированные мыши почти не прибавили в весе, а десинхронизированные быстро его набирали. К концу шестинедельного эксперимента десинхронизированные грызуны стали в два с половиной раза толще, чем их сородичи из первой группы. Кроме того, жировая масса у них оказалась больше. Мыши из обеих групп потребляли одинаковое количество калорий, но переваривали их по-разному.

Последующие эксперименты с грызунами подтвердили результаты первого исследования и привнесли новые подробности к открытию Арбл и Турека. Они пришли к двум любопытным выводам. Первое: циркадная десинхронизация ускоряет процесс накопления лишнего жира, если животных кормить высококалорийной пищей. Второе: высококалорийная диета не оказывает сильного влияния на организм, если грызуны употребляют пищу в определенное время суток! То есть лишние килограммы набираются не просто из-за особенностей питания, это следствие комбинации откармливания с циркадной десинхронизацией.

Это очень интересно, но насколько данные открытия релевантны для людей, если мы не встаем посреди ночи, чтобы поесть? Прежде всего некоторые люди действительно едят ночью. Самый ярко выраженный пример такого поведения – это синдром ночного переедания, при котором большую часть калорий люди потребляют в течение ночи. Такие люди чаще всего плотнее, чем средний человек. Но чтобы ощутить на себе неблагоприятные последствия расстройства циркадных ритмов, нам не обязательно потреблять пищу в ночное время. Вспомните, что у людей в современном обществе циркадные ритмы уже смещены, расстроены или повреждены каким-либо еще образом из-за использования искусственного освещения, отсутствия полной темноты в спальне, недостатка солнечного света утром, длительных перелетов и посменного графика работы. Вероятно, что мы могли бы легко обладать стройной фигурой и поддерживать здоровье в хорошем состоянии, если бы уделяли больше внимания своим циркадным ритмам.