Часики-то тикают

Центр управления ритмами

– Чем занимается ваша лаборатория?

– Последние несколько лет нас интересует все, что связано с искусственным светом. Почему это важно? Потому что человечество по эволюционным меркам не так давно стало активно его использовать – прошло всего лет 150. Свечи и лампады жгли и раньше, но именно яркий электрический свет привел к изменению нашего светового режима – светлая фаза суток увеличилась. С одной стороны, это и неплохо, потому что мы живем в полосе, где света хронически не хватает. С другой стороны, искусственный свет сопровождает нас по вечерам, иногда даже нанося вред организму. Как сделать так, чтобы вернуть световой режим в более-менее естественный вид? Вот это интересно исследовать.

Другое направление – это хроноэпидемиология, то есть изучение обострений заболеваний, связанных с сезонами года или со временем суток. Есть наблюдения, что, например, обострение ишемической болезни сердца, приступы стенокардии и инфаркт миокарда происходят обычно в ранние утренние часы. Причем тут играет роль и географическое положение: например, в Центральной России частота обострений ишемической болезни сердца существенно увеличивается в зимний период, а в Восточной Сибири, наоборот, летом.

Еще нас интересует хронотерапия. В основном принято прописывать лекарственные препараты по принципу «два раза в день» или «три раза в день», однако в большинстве случаев это не совсем правильно. От того, в какое время суток в организм попадает препарат и насколько этот момент соотносится с его «биологическими часами», зависит эффективность лечения. И если найти это «правильное» время для каждой группы лекарств, то можно добиться большего эффекта при меньшей дозировке.

Михаил Благонравов. Фото из личного архива

– Что такое эти «биологические часы» и зачем они нужны?

– Все живые организмы, в том числе человек, вынуждены постоянно подстраиваться под внешние обстоятельства, например, под смену дня и ночи или сезонов года. Чтобы синхронизация с ритмами природы происходила мягко, существует специальная система, которую мы называем «биологическими часами». Она состоит из трех уровней. Первый – клеточный: в каждой клетке в течение суток может быть разное количество, например, кальция или натрия – их обмен регулируется определенным ритмом. Ритмы всех клеток контролирует эпифиз (шишковидная железа) – это второй уровень. Эта небольшая железа в головном мозге вырабатывает мелатонин и серотонин – регуляторы нашего сна и бодрствования, а также аппетита и настроения. И, наконец, третий уровень – супрахиазматические ядра гипоталамуса. Именно в эту небольшую группу нервных клеток поступает прямой сигнал от сетчатки глаза, который подсказывает «биологическим часам», что сейчас на дворе – день или ночь.

– И какие же ритмы отмеряет этот механизм?

– Самый главный – околосуточный или циркадианный ритм, которому подчиняются более тысячи различных функций организма: температура тела, артериальное давление, выработка гормонов и многое другое. Он не равен астрономическим суткам, а составляет 24 часа плюс-минус 3–4 часа. Дело в том, что задолго до изобретения самолетов и поездов человеку было свойственно перемещаться на большие расстояния, к тому же длительность светлой фазы суток в разных местах на планете постоянно меняется. В таких условиях биоритмы должны быть достаточно гибкими – для адаптации.

– А у внутренних органов тоже есть свои ритмы активности?

– Действительно, кишечник, например, проявляет наибольшую активность в утренние часы (на его сокращения влияют clock-белки), центральная нервная система – в дневное время («успокаивающий» мелатонин сменяет «бодрящий» серотонин), самая высокая температура тела отмечается вечером, а самая низкая – в ранние утренние часы (ночью скелетные мышцы расслаблены, обмен в печени замедлен, поэтому в организме вырабатывается меньше тепла), пик активности скелетных мышц наблюдается около 17 часов (ими тоже управляют clock-белки) и так далее. В норме биологические ритмы различных органов и систем тонко настроены и синхронизированы как друг с другом, так и с ритмами окружающей среды. Очень важно, чтобы максимальная активность органов приходилась на разное время. В противном случае может возникнуть опасная нагрузка на сердечно-сосудистую и нервную системы, обеспечивающие их функционирование.

– Правда ли, что «биологические часы» у разных людей отличаются и поэтому существуют «совы», «голуби» и «жаворонки»?

– На эту тему даже среди хронобиологов много споров. Точно известно, что все хронотипы (и «совы», и «голуби», и «жаворонки») спят ночью и бодрствуют днем – так закреплено на генетическом уровне, и изменить это невозможно. Поэтому вредно работать вахтовым методом, когда человек на месяц уезжает из южного региона на Крайний Север, где другой световой режим, часовой пояс и климатические условия, а потом возвращается обратно. Ему не избежать десинхроноза – рассогласования биологических ритмов, которое является фактором риска развития, в первую очередь, сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний. Обычно он сопровождается длительной повышенной усталостью, снижением работоспособности и нарушениями сна.

Спортзал после работы – это хорошая идея: мышечная сила, гибкость, скорость реакции и выносливость, как показывают исследования, достигают своего пика в промежутке примерно между 16 и 20 часами – тогда же, когда и температура тела человека. Тренировки в это время подарят лучшие успехи в футболе, плавании, дзюдо, велоспорте и многих других активностях. Если же спорт требует особой точности без скорости (гольф или дартс), освоения новых движений или решения сложных тактических задач – такие занятия стоит проводить утром, когда особенно сильны когнитивные способности. При этом, составляя план тренировок, нельзя забывать про собственный хронотип – «жаворонок» на вечерней игре в сквош будет не так хорош, как «сова». И все же эти отличия касаются в основном профессиональных спортсменов, тогда как обычному человеку для поддержания здоровья нередко важнее просто дойти до зала.

Неполадки со временем

– Что еще может вывести наши внутренние «часы» из строя?

– Например, джетлаг – синдром, возникающий при резкой смене часового пояса, когда человек пересекает больше трех временных зон. Какими бы гибкими ни были «биологические часы» человека, ему, скорее всего, придется испытать временный десинхроноз. Однако после него обязательно наступает этап ресинхронизации – когда биологические ритмы организма подстраиваются под новые условия.

Есть исследования, которые показывают, что, если перелет был с востока на запад – скорость восстановления «биологических часов» составляет 92 минуты в сутки, а если с запада на восток – в полтора раза меньше, 57 минут в сутки. Получается, что к смене трех часовых поясов при перемещении на запад можно адаптироваться всего за несколько дней, а при перелете на восток потребуются недели. Такая разница объясняется тем, что клетки супрахиазматического ядра гипоталамуса гораздо быстрее адаптируются именно к увеличению количества часов светового дня – как раз когда мы следуем на запад, то есть «за солнцем». А вот сокращение дня, то есть движение на восток, оказывается для организма более сильным стрессом, который требует больше времени для восстановления.

– То есть лучше вообще не летать на большие расстояния, чтобы не сбивать свои «часы»?

– Если человек два раза за один год слетал в США, с ним ничего плохого не произойдет. А вот постоянные нарушения режима создают условия для болезней – это подтверждают исследования пилотов и бортпроводников. У тех, кто в течение многих лет «пролетает» через три и более часовых пояса, повышен риск развития онкологических заболеваний по сравнению с представителями этой же профессии с тем же стажем работы, которые летают в пределах двух-трех часовых зон. Об этом же говорят результаты исследований с участием американских медсестер: работа по сменному графику более 15 лет связана с более высоким риском развития онкологических заболеваний.

– Можно ли как-то снизить негативное воздействие бессонных ночей?

– Для профилактики джетлаг-синдрома и для нормализации сна врач может назначить препараты мелатонина. Этот гормон вырабатывается в эпифизе, который мы уже упоминали. В светлое время суток шишковидная железа производит серотонин, но как только действие света на сетчатку глаза прекращается, серотонин преобразуется в мелатонин – именно он делает сон глубоким и полноценным. Достаточно мелатонина вырабатывается только в том случае, если человек во время сна находится практически в полной темноте. К сожалению, даже тусклого света от ночных фонарей и рекламных вывесок хватит, чтобы сократить выработку гормона. Вот почему нельзя оставлять на ночь в спальне включенные светильники. Второе условие для хорошего сна – отгородить себя от уличного светового загрязнения, например, с помощью светонепроницаемых экранов на окнах.

А вот днем, с утра и примерно до 2–3 часов дня, должно быть как раз очень светло. Я сам в дневное время включаю на работе лампы. Человеку, живущему в нашей полосе, хронически не хватает света в дневное время, значит – ему не хватает серотонина, который улучшает настроение и повышает работоспособность. А чем больше серотонина образуется за день, тем больше из него выработается мелатонина ночью.

Лечебный цвет и свет

– Есть ли разница между естественным и искусственным освещением с точки зрения «биологических часов»?

– Скорее, есть разница в цвете освещения. Для человека световым сигналом является голубой свет – коротковолновая часть видимого спектра. Он действует на организм возбуждающе, поэтому в вечернее или ночное время особенно вредно смотреть на экран смартфона или компьютера – из-за этого подавляется естественная выработка мелатонина. А вот длинноволновая часть спектра, красный или оранжевый свет, не воспринимается как световой сигнал. Хотя мы способны видеть в красном освещении, наш мозг не получает сигнал, что на улице день. Это называется «виртуальная темнота», потому что «биологические часы» такой свет не воспринимают. Сегодня, кстати, существуют специальные клиники, где создается оптимальный световой режим – с его помощью нормализуют сон и даже лечат депрессии.

– И как же выглядит такое лечение?

– Утром, чем раньше – тем лучше, для пациентов проводятся регулярные сеансы светотерапии. Человек может, например, работать за компьютером, а перед ним в это время стоит световой экран, который на 40–60 минут создает очень яркий свет – в районе 9–10 тысяч люкс. Важно, чтобы экран был достаточно широким и стоял не сбоку или под углом, а именно фронтально – так больше света попадет на сетчатку глаз. В комплексе с другими этот метод помогает справиться, например, с сезонными депрессиями или различными пограничными состояниями.

Все же к такому лечению нужно относиться осторожно. Мы в лаборатории задались вопросом – а не влияет ли яркий свет на работу каких-то других систем организма? И решили провести исследование на лабораторных крысах – специально выведенной линии с наследственно обусловленной артериальной гипертензией (повышенным давлением). Оказалось, что яркий свет, который используется во время сеансов фототерапии, приводит к еще большему повышению давления у животных. И тут вопрос – не нужно ли для людей с артериальной гипертензией проводить более щадящую светотерапию? Обычно о противопоказаниях для использования этого метода не говорят, а их просто мало кто исследовал.

– Что произойдет, если вовсе изолировать человека от света? Каким станет его суточный ритм?

– Есть такой французский спелеолог – Мишель Сифр, который проводил интересные опыты: вместе с другими спелеологами он отправлялся жить в пещеры, куда не проникает естественный свет, чтобы больше узнать о восприятии времени. Оказывается, если человек несколько месяцев живет в пещере и пользуется только искусственным светом, его сутки растягиваются до 48–50 часов: около 14 часов составляет период сна и около 34 – бодрствования. Участники этих экспериментов не ощущают, что спят как-то особенно долго.

Хотя, как я говорил раньше, суточный ритм человека обычно равен 24 часам плюс 3–4 часа, в данном случае «биологическим часам» не с чем синхронизироваться – они предоставлены естественному течению. Видимо, есть какая-то целесообразность в том, чтобы сутки длились дольше, возможно, на случай существенного изменения параметров естественного фотопериода, то есть соотношения светлой и темной фаз суток.

Таблетке – время, микстуре – час

– Какие болезни может вылечить знание о времени?

– Самые разные, в том числе – сердечно-сосудистые. Возьмем, к примеру, здорового человека – в норме его артериальное давление ночью должно падать на 15–20 %, таких людей называют «диперами». Возьмем пациента с артериальной гипертензией – днем у него давление повышено, а ночью оно так же опускается на 15–20 %. Значит, ему можно принимать обычную гипотензивную терапию – лекарства, которые приводят дневное и ночное давление в норму.

Однако есть люди, у которых нет ночного спада, или, что еще хуже, их ночные или утренние показатели превышают дневные. У таких пациентов риски, связанные с длительным развитием артериальной гипертензии, существенно выше, чем у обычных гипертоников. Их называют «нондиперы» (давление ночью не падает) или «найтпикеры» (давление ночью выше, чем днем). И им требуется более сложная терапия, цель которой – не просто нормализовать давление, а восстановить нормальный суточный профиль: днем – нормальное давление, ночью – ниже на 15–20 %. Что интересно, если им просто дать любой гипотензивный препарат на ночь – это не сработает. Нужно подбирать конкретные вещества, которые будут работать именно на понижение ночного давления. Подобный эффект дают две группы гипотензивных препаратов: антагонисты кальция и диуретики (мочегонные), а вот бета-адреноблокаторы в этом качестве малоэффективны.

К сожалению, далеко не все люди с артериальной гипертензией вообще знают о своем диагнозе, и далеко не все, кто знают, лечатся, а многие из тех, кто лечится, делают это неправильно. Поэтому хронотерапия будет приносить максимальную пользу только тогда, когда пациенты будут готовы уделять больше внимания и времени своему здоровью.

– Как вы думаете, все-таки это мы управляем своим временем или оно – нами?

– Думаю, что в основном оно управляет нами, а мы под него подстраиваемся, используя различные механизмы «биологических часов». Очень важно находиться в гармонии со временем, потому что в любом случае оно сильнее нас.