Der Artikel widmet sich der Arbeit von circadianen Rhythmen - endogenen biologischen Rhythmen mit einem Zeitraum von etwa 24 Stunden, die für die meisten Organismen, einschließlich des Menschen, charakteristisch sind. Dies ist eine Übersicht über die neuesten wissenschaftlichen Forschungsergebnisse, keine Sammlung nützlicher Tipps, obwohl der Artikel über eine mögliche Änderung des Lebensstils spricht. Diese Überprüfung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Wir werden sie weiterhin aktualisieren, sobald neue Forschungsstudien veröffentlicht werden.
Die Hauptsache:
→ Eine konsequente und gesunde Arbeit mit zirkadianen Rhythmen kann zur Verbesserung der allgemeinen Gesundheit sowie zur wirksamen Prävention chronischer Krankheiten beitragen.
→ Vergessen Sie nicht den Schlaf: Ernährung, Bewegung und andere Faktoren beeinflussen die Funktionsweise des Tagesrhythmus.
→ Studieren Sie die Besonderheiten der Arbeit des circadianen Rhythmus, bestimmen Sie Ihren "Chronotyp" und wenden Sie das gewonnene Wissen auf die methodischen Empfehlungen an, die in der wissenschaftlichen Forschung angegeben sind.
Bevor Sie einen der Ratschläge in diesem Artikel in Ihren Tagesablauf aufnehmen, wenden Sie sich an Ihren Arzt.
Vor dem Lesen des Artikels: ein kurzes Glossar:
- Zirkadian: ein natürlich wiederkehrender Zyklus mit einem Zeitraum von etwa 24 Stunden, unabhängig von der Länge der Tageslichtstunden; aus dem Lateinischen circa ("o") und diem ("Tag").
- Rhythmussensor: ein Umgebungssignal, z. B. eine Änderung des Lichts oder der Temperatur; aus der deutschen Zeit ("Zeit") und Geber ("Geber").
- Endogen: Ein pathologischer Prozess im Körper aufgrund interner Faktoren, der nicht durch äußere Einflüsse verursacht wird (Grundursache).
- Zirkadiane Rhythmusanpassung: tritt auf, wenn rhythmische, physiologische oder Verhaltensaufgaben Veränderungen in der Umgebung entsprechen; Interaktion von circadianen Rhythmen mit der Umwelt.
- Täglich: jeden Tag; aus dem Lateinischen stirbt (Tag) und und Tag (täglich).
- Hauptuhr: Ein Paar von Zellpopulationen im Hypothalamus, auch als suprachiasmatischer Kern (SCN) bekannt; Diese Zellen enthalten Gene, die den zirkadianen Rhythmus steuern.
- Mutantengen: permanente Veränderung der DNA-Sequenz; wird von Chronobiologen verwendet, um den Mechanismus von Clock-Genen durch Identifizierung eines mutierten Gens bei Tieren mit arrhythmischem circadianem Syndrom zu erkennen.
Stellen Sie sich eine Pflanze vor, die nachts versucht, Photosynthese zu betreiben: ein kurzes Drama im Dunkeln. "Pflanzen beschäftigen sich mit Leben und Tod", grimmig Sally Yu, Assistenzprofessorin für Biochemie und Zellbiologie am Health Sciences Center der Universität von Texas in Houston (UTHealth). "Wenn sie nicht dem Tagesrhythmus folgen, werden sie sterben." Aber für eine Person wird die Prognose nicht so düster sein. "Selbst wenn Sie das Clock-Gen entfernen (ein wichtiges Gen, das die Arbeit des zirkadianen Rhythmus reguliert), werden Sie nicht sofort sterben", sagt Yu. "Aber Sie werden leiden." Wahrscheinliche Probleme? Anhaltende psychische Probleme und unter anderem ein erhöhtes Risiko für chronische Krankheiten. Das Leben ist schwer, wenn alles nicht synchron ist.
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Yus Kollege Jake Chen, ein Assistenzprofessor in derselben Abteilung, sagt anders: „Wir sagen oft, dass alles im Zeitplan erledigt werden muss. Das ist aber übertrieben. Aber der Satz "alles hat seine Zeit" ist nicht. Und das hängt direkt mit dem menschlichen Körper zusammen. In jeder einzelnen Zelle, jedem Gewebe oder Organ treten physiologische Prozesse zu einem bestimmten Zeitpunkt auf. Die biologische Uhr ist eine Art Timer - ein Mechanismus, mit dem wir sicherstellen können, dass alles richtig funktioniert. Dies ist eine grundlegende Funktion. “
Chen und Yu studieren zirkadiane Rhythmen - die biologischen Rhythmen des Körpers mit einem Zeitraum von etwa 24 Stunden, denen alle Lebewesen auf unserem Planeten jeden Tag folgen. Zirkadiane Rhythmen oder zirkadiane Rhythmen stehen in direktem Zusammenhang mit den Millionen von Lebensjahren auf unserem Planeten. Dies ist ein Produkt des Zusammenspiels der körpereigenen biologischen Uhr und der Umwelt - nicht nur Sonnenlicht, sondern viele andere Faktoren bestimmen das Verhalten, regulieren den Hormonspiegel, den Schlaf, die Körpertemperatur und den Stoffwechsel.
Die sogenannte „Hauptuhr“oder der suprachiasmatische Kern (SCN) ist die Hauptuhr, die den zirkadianen Rhythmus regelt. Sie sind ein Paar von Zellpopulationen, die mit Genen (einschließlich Clock, Npas2, Bmal, Per1, Per2, Per3, Cry1 und Cry2) gefüllt sind, die sich im Hypothalamus befinden. Auf molekularer Ebene finden sich Spuren von Uhrgenen in Nieren, Leber, Bauchspeicheldrüse und anderen Organen. SCN fungiert als CEO und weist das Gremium an, sich an den Zeitplan zu halten und Umweltsignale zu verarbeiten. (Einen kurzen Überblick über die Funktionsweise von SCN finden Sie in der interaktiven Animation des Howard Hughes Medical Institute.)
Wie wir später sehen werden, verbessert die Beachtung des Tagesrhythmus die tägliche (physiologische und psychologische) Funktion des Körpers und wirkt sich letztendlich sowohl langfristig als auch kurzfristig auf den Gesundheitszustand aus. Wenn sie sich um zirkadiane Rhythmen kümmern, arbeiten sie weiter, während Sally Yu eine "zuverlässige Uhr" nennt.
Über die Experten:
Wissenschaftler: Zheng "Jake" Chen
Ausbildung: Ph. D., Columbia University, New York
Position: Assistenzprofessor, Abteilung für Biochemie und Zellbiologie, Health Sciences Center der Universität von Texas in Houston
Letzter veröffentlichter Artikel: Das kleine Molekül Nobiletin zielt auf den molekularen Oszillator ab, um den zirkadianen Rhythmus zu verbessern und vor dem metabolischen Syndrom zu schützen.
Forschungsgebiet: Kleinmolekülsonden für Chronobiologie und Medizin.
Wissenschaftler: Seung Hee "Sally" Yoo
Ausbildung: PhD, Korea Institut für Wissenschaft und Technologie
Position: Außerordentlicher Professor, Abteilung für Biochemie und Zellbiologie, Gesundheitswissenschaftliches Zentrum der Universität von Texas in Houston
Zuletzt veröffentlichter Artikel: Periode 2 3'-UTR und microRNA-24 regulieren zirkadiane Rhythmen durch Unterdrückung der PERIOD2-Proteinakkumulation. Auch Entwicklung und therapeutisches Potenzial von niedermolekularen Modulatoren zirkadianer Systeme.
Forschungsgebiet: Grundlegende zelluläre Mechanismen in zirkadianen Rhythmen und Entschlüsselung physiologischer und pathologischer Rollen der Uhr.
GESCHICHTE: HAUPTSTUFEN DER BIOLOGISCHEN ENTWICKLUNG VON CIRCADIUM-RHYTHMEN
Das Erste, was man über das Studium zirkadianer Rhythmen wissen muss (Chronobiologen tun dies), ist, dass mit seltenen Ausnahmen alle Organismen ihren zirkadianen Rhythmen folgen. Von Narzissen bis Spatzen, von Zebras bis Menschen folgen praktisch alle lebenden Organismen auf dem Planeten dem Sonnenzyklus. 1729 zeichnete der französische Wissenschaftler Jean-Jacques de Meran die erste Beobachtung endogener oder eingebetteter täglicher Blattbewegungen der Mimosa pudica-Pflanze auf. Selbst in völliger Dunkelheit folgte die Pflanze weiterhin ihrem täglichen Rhythmus. Der Wissenschaftler kam zu dem Schluss, dass die Pflanze nicht nur auf externe Signale oder einen Rhythmussensor angewiesen ist, sondern auch auf ihre eigene interne biologische Uhr.
Die Chronobiologie blühte zweihundert Jahre später, Mitte des 20. Jahrhunderts. Der Beitrag einer Reihe von Wissenschaftlern, insbesondere Colin Pittendry, "der Vater der biologischen Uhr", machte einen Unterschied. Pittendry untersuchte Fruchtfliegen oder Drosophila und beleuchtete, wie zirkadiane Rhythmen mit dem Zyklus von Tag und Nacht interagieren oder sich synchronisieren. Jürgen Aschoff, ein Freund von Pittendry, untersuchte ebenfalls die Interaktion mit dem Zyklus von Tag und Nacht, aber Wissenschaftler kamen zu unterschiedlichen Schlussfolgerungen darüber, wie die Interaktion abläuft (parametrisch und nichtparametrisch, mehr darüber können Sie hier und hier lesen). John Woodland Hastings und seine Kollegen machten grundlegende Entdeckungen über die Rolle des Lichts bei der Arbeit von zirkadianen Rhythmen, indem sie biolumineszierende Dinoflagellaten (Algen, eine Planktonart) untersuchten. Der Botaniker Erwin Bannig hat auch zur Grundlagenforschung zur Interaktionsmodellierung beigetragen. Beschreibung der Beziehung zwischen Organismen und Grenzzyklen.
Die nächste Stufe der Entdeckungen in der Chronobiologie verband die spezifischen molekularen und genetischen Mechanismen der Arbeit zirkadianer Rhythmen. Dies ergibt sich aus der Arbeit von Ron Konopka und Seymour Benzer, die Anfang der 1970er Jahre nach spezifischen Genen suchten, die den zirkadianen Rhythmus von Fruchtfliegen steuern. Konopka und Benzer wird die Entdeckung eines mutierten Gens zugeschrieben, das sie eine Periode nannten, die die zirkadiane Uhr der Fruchtfliegen stört. Auf diese Weise wurde erstmals die genetische Determinante von Verhaltensrhythmen entdeckt. Jeffrey S. Hall, Michael Rosbash und Michael W. Young haben die Arbeit von Konopka und Benzer erfolgreich ergänzt, indem sie die Arbeit des Periodengens auf molekularer Ebene zeigten. Hall, Rosbash und Young erhielten 2017 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin. Sie isolierten das Periodengen und zeigten dann, wie das tägliche Uhrensystem auf molekularer Ebene funktioniert.
Joseph Takahashi und sein Team untersuchten 1994 Fruchtfliegen und Mäuse und entdeckten Uhrengene bei Säugetieren. Sie nannten sie Uhren und bezeichneten sie als „evolutionär konserviertes Merkmal des circadianen Uhrmechanismus“. Die Entdeckung des Uhrengens zusammen mit der Arbeit von Hall, Rosbash, Young und dem Wissenschaftler Michael Greenberg war ein Wendepunkt in der Chronobiologie. Im Laufe mehrerer Jahre wurden Gene entdeckt, die das Funktionieren des zirkadianen Rhythmus in niederen Organismen sicherstellen.
Die Wissenschaft schreitet stetig voran, und viele Studien an Fruchtfliegen und Mäusen haben die bemerkenswerte Persistenz von Clock-Genen innerhalb von Arten gezeigt, was bedeutet, dass es ähnliche Gene gibt, die den zirkadianen Rhythmus in komplexeren Organismen, einschließlich Menschen, steuern.
DIE NEUESTE FORSCHUNG: BESTIMMUNG DER ROLLE VON CIRCADIUM-RHYTHMEN BEI MENSCHLICHER GESUNDHEIT UND KRANKHEITEN
Es ist wichtig anzumerken, dass die Biologie des zirkadianen Rhythmus unglaublich komplex ist - es gibt viele wissenschaftliche Zeitschriften, die sich diesem Forschungsbereich widmen. Unser Verständnis der Rolle der biologischen Uhr für die menschliche Gesundheit ist daher das Ergebnis epidemiologischer Studien sowie von Tierstudien. Studien an niederen Organismen helfen dabei, die Arbeit molekularer und genetischer Mechanismen bei der Arbeit aufzudecken. Danach kann gesehen werden, wie beispielsweise Schlafstörungen zu einem erhöhten Risiko für Typ-2-Diabetes, Fettleibigkeit und eine Reihe von Herz-Kreislauf-Erkrankungen führen.
In der Tat ist der Schlaf einer der vielversprechendsten Forschungsbereiche. Wissenschaftler assoziieren heute Schlafmangel und anschließende Störung des Tagesrhythmus mit der Entwicklung von Fettleibigkeit und Depression sowie den meisten chronischen Krankheiten. Untersuchungen haben gezeigt, dass Schlafmangel zu unerwarteten Nebenwirkungen führen kann, beispielsweise zur Unfähigkeit, Gesichter zu erkennen.
Das Verständnis, wie zirkadiane Rhythmen funktionieren, geht auch weit über die Interaktion mit dem Zyklus von Tag und Nacht hinaus. „Es gibt soziale Hinweise, Signale zum Essen und Trainieren - sie sind sehr unterschiedlich“, sagt Y. Sonnenaufgang und Sonnenuntergang haben immer noch einen großen Einfluss auf den Tagesrhythmus, aber andere Faktoren werden untersucht. Eine große Anzahl von Arbeiten hat gezeigt, dass die Ernährung ein wichtiges externes Signal ist, das mit der internen Uhr interagiert, einschließlich der Arbeit von Dr. Satchidananda Panda zum zeitlich begrenzten Essen (wie sich die Esszeit auf die Gesundheit auswirkt).
Im Allgemeinen ist jetzt klar, dass zirkadiane Rhythmen eine systemische Rolle bei der Organisation der Arbeit aller physiologischen Aspekte des menschlichen Körpers spielen, einschließlich der Arbeit lebenswichtiger Organe, des Stoffwechsels, der Immunität, der Denkprozesse usw. Dr. Yus Arbeit erweitert den Forschungsbereich - sie arbeitet mit einem Spezialisten zusammen chronische Schmerzstudie zur Untersuchung des Schmertrhythmus bei Patienten. Außerdem wird daran gearbeitet, die Rolle des Abschaltzyklus bei Störungen der zirkadianen Rhythmen (die Auswirkung sich ändernder Zeitzonen auf das Wachstum von Krebszellen) zu untersuchen. Forschung wie diese liefert uns wichtige neue Erkenntnisse, die genutzt werden können, um Änderungen im Lebensstil vorzunehmen. Zu wissen, wann man essen und ins Bett gehen muss, ist für die Gesundheit wichtig. und bei Krankheit kann das gewonnene Wissen auf die Suche nach Medikamenten angewendet werden, die die Arbeit des zirkadianen Rhythmus regulieren. Wissenschaftler haben in fast allen Bereichen, die mit Gesundheit und Krankheit zu tun haben, noch viel zu erforschen.
SCHLÜSSELGEDANKEN: WARUM IST ES WICHTIG, ÜBER CIRCADE RHYTHMS ZU WISSEN?
Das Bewusstsein, wie zirkadiane Rhythmen funktionieren, kann sowohl kurzfristige als auch langfristige gesundheitliche Auswirkungen haben. "Änderungen des Lebensstils sind das beste Geschenk, das Sie sich geben können", sagt Chen. "Wenn Sie Ihren Lebensstil verwalten, können Technologie und Medizin während Ihres gesamten Lebens zu sekundären Faktoren werden." Kurzfristig zeigen Studien an Tieren und Menschen, dass Lebensstile, die gesunde zirkadiane Rhythmen unterstützen, Wachsamkeit, motorische Koordination, Herz-Kreislauf-Gesundheit, Immunfunktion, Darmgesundheit, Denken und Schlaf unterstützen können. Es gibt Hinweise auf eine langfristige Verringerung des Risikos für chronische Krankheiten.
Was für einen Lebensstil müssen Sie also führen, um sich mit Ihren Tagesrhythmen zu synchronisieren? Das erste, was Sie tun müssen, ist, auf Ihren Biorhythmus zu achten. Obwohl die zirkadianen Rhythmen auf derselben Grundlage aufgebaut sind, variieren sie von Person zu Person aufgrund von Alters-, genetischen und Umweltunterschieden. Lerchen mögen den Morgen besser. Eulen bevorzugen die Nacht. Sie müssen auf die natürlichen Tendenzen Ihres Körpers achten ("Chronotyp"), um das Wissen der neuesten wissenschaftlichen Forschung erfolgreich anzuwenden. Vergessen Sie auch nicht, dass es keinen einheitlichen Ansatz gibt.
Die zweite besteht darin, jeden Tag, sieben Tage die Woche, einen konsistenten Routineplan einzuhalten. Dr. Yu spricht über "Jetlag" (sozialer Jetlag) - wenn Menschen ihren Zeitplan mit atypischen Gewohnheiten brechen, wie später essen und ins Bett gehen, später aufwachen und an verschiedenen Wochentagen zu verschiedenen Zeiten trainieren. Alle diese Aktionen können die gleichen negativen Folgen haben wie das Ändern von Zeitzonen. Je konsequenter Sie dem Regime folgen, desto besser hilft Ihnen Ihr Körper dabei.
Drittens - unter Anwendung der Erkenntnisse aus der wissenschaftlichen Forschung - werden die Daten zu Ernährung, Schlaf und Bewegung im Folgenden detailliert beschrieben. Viele der Änderungen des Lebensstils, die Untersuchungen gezeigt haben, betreffen Änderungen der Essgewohnheiten - wie das Essen einer schlechten Idee vor dem Schlafengehen. Es ist mit negativen gesundheitlichen Folgen behaftet. Essen Sie früh und spät am Tag kleine Mahlzeiten, was leicht zu probieren ist. Gleiches gilt für den Schlaf - Sie müssen dem Regime folgen und mindestens 7-8 Stunden schlafen. Im schlimmsten Fall werden Sie sich ausgeruht fühlen und im besten Fall Ihre Aussichten auf ein gesundes Leben verbessern.
Hauptsache: Schlaf, Essen und Sport sind die Basis für einen gesunden Lebensstil.
SCHLAF
Das Wichtigste, was Sie tun können, ist, einen konsistenten Schlaf- und Wachplan einzuhalten und genügend Schlaf zu erhalten - 7-9 Stunden Schlaf gelten für einen Erwachsenen als normal. Forschungsstudien zu Schlafentzug und Schlafstörungen zeigen, dass Schlafentzug und Schlafstörungen die Stimmung und Konzentration negativ beeinflussen und mit chronischen Krankheiten verbunden sind. Darüber hinaus haben einige Wissenschaftler vorgeschlagen, dass das durch sozialen Jetlag verursachte zirkadiane Missverhältnis in der westlichen Gesellschaft weit verbreitet sein und zu Gesundheitsproblemen beitragen könnte.
Also, wann solltest du ins Bett gehen? Normalerweise beginnt der Körper um 21:00 Uhr mit der Produktion von Melatonin. Dies ist ein Signal - Sie müssen alles beenden und sich ausruhen. Die Sekretion von Melatonin endet gegen 7:30 Uhr und tagsüber ist Melatonin im Körper praktisch nicht vorhanden. Die Anpassung Ihrer persönlichen Vorlieben an Ihre natürlichen Neigungen ist der Schlüssel zur Vermeidung von Schlafstörungen (z. B. Aufwachen während des Schlafes) und zur Aufrechterhaltung einer optimalen Gesundheit.
Und schließlich Licht. Der Zyklus von Tag und Nacht ist nicht der einzige Faktor, der den menschlichen Körper beeinflusst, da wir ständig mit künstlichem Licht konfrontiert sind, und dennoch spielt er eine wichtige Rolle. Wenn Sie zu Beginn des Tages genügend natürliches Licht erhalten und abends unnatürliches Licht (z. B. blaues Licht von einem Smartphone-Bildschirm) vermeiden, bleibt Ihr Tagesrhythmus gesund.
Wichtige Punkte: Holen Sie sich genug Schlaf und halten Sie Ihren Schlaf und Ihre Wachstunden sieben Tage die Woche konstant. Wenn Ihnen der Schlaf entzogen ist, beginnen Sie sofort mit der Wiederherstellung Ihres Regimes. Andernfalls besteht die Gefahr, dass Sie langfristig Ihre Gesundheit gefährden.
ERNÄHRUNG
Untersuchungen zeigen im Großen und Ganzen, dass das Essen kalorienreicher Lebensmittel am besten am Morgen ist. Versuchen Sie, Ihr Abendessen gut vor dem Schlafengehen und weniger kalorienreich zu haben. Wenn Sie alles gegen 18:00 Uhr oder 19:00 Uhr beenden und Ihrem Körper 12 bis 14 Stunden Ruhe geben können, werden Sie kurzfristige und langfristige gesundheitliche Vorteile sehen.
Zum Teil ist die Tatsache, dass die innere Uhr Ihrer Leber nachts nicht funktioniert. Die Leber produziert keine Enzyme mehr, um Kalorien in Energie umzuwandeln. Stattdessen produziert es Enzyme, um Energie zu speichern. Wenn Sie vor dem Schlafengehen viel essen, muss Ihre Leber Überstunden machen und Sie sparen mehr Energie als Sie verbrauchen.
Eine weitere wichtige Entscheidung, die Sie treffen können (neben einer gesunden Ernährung), ist das Timing Ihrer täglichen Mahlzeit. Obwohl die Daten noch begrenzt sind, deuten Tierstudien und Dr. Pandas Arbeiten darauf hin, dass „zeitlich begrenztes Essen“eine einfache und potenziell vorteilhafte Änderung des Lebensstils darstellt. Die optimale Lösung hängt von Ihrem Ziel ab. Wenn das Ziel jedoch darin besteht, Ihre allgemeine Gesundheit zu verbessern, beginnen Sie am besten nach 8 bis 9 Stunden. Im Hinblick auf die langfristige Einhaltung kann es jedoch ratsam sein, zwischen 10 und 12 Stunden zu beginnen.
Wichtigster Punkt: Essen Sie tagsüber mehr, nicht vor dem Schlafengehen. Um Ihre Gesundheit zu verbessern, beginnen Sie nach 10-12 Stunden mit dem Essen.
SPORT
Während einige Studien zeigen, dass die anaerobe Leistung am Nachmittag ihren Höhepunkt erreicht, besteht unter Experten kein Konsens über den Zusammenhang zwischen zirkadianen Rhythmen und körperlicher Betätigung - mit Ausnahme des Vorhandenseins einer molekularen Uhr im Skelettmuskel.
Und genau wie die Auswirkungen von Licht und Essenszeiten spielt auch das Timing des Trainings eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung eines gesunden Tagesrhythmus.
Die Hauptsache: regelmäßig Sport treiben und anaerobe Aktivitäten für den Nachmittag hinterlassen.
FAZIT
Die Erforschung der Funktionsweise circadianer Rhythmen ist ziemlich einfach. „Ihre interne Uhr ist so konzipiert, dass sie tagsüber Energie verbrennt und nachts Energie wiederherstellt“, sagt Y. Je besser das Timing, desto weniger Verschleiß der circadianen Uhr. Obwohl die interne Uhr stabil ist, kann eine konsequente Unterbrechung des Regimes zu langfristigen Gesundheitsproblemen führen.
Sie werden Ihr Leben nicht um fünf Jahre verkürzen, wenn Sie spät essen, aber der Körper hat bestimmte Stunden, um die Gesundheit zu schützen und Störungen der Physiologie zu minimieren. Seien Sie freundlich und rücksichtsvoll zu sich selbst und Sie werden das Ergebnis sehen.
