Людвиг II Баварский является особенно ярким примером того, насколько по-разному могут идти внутренние часы людей. Исторические источники сообщают нам, что монарх обычно выполнял свои государственные дела ночью, а днем спал. Его называли “Сказочным королём”, поскольку в своих грёзах и планах король погружался в поистине невероятные мечты. И “лунным королем“. Людвиг II Баварский был владельцем замка Нойшванштайн. В какой-то степени его судьба похожа на судьбу Александра Пушкина. У него тоже была своя няня, которая рассказывала ему сказки про фей. Рождество было особенным праздником для него (ведь оно являлось поистине “сказочным” днём). Подарки при дворе получали все. Вагнер писал: “Он так хорош и умен, так душевен и прекрасен, что, боюсь, жизнь его в обыденных условиях мира промелькнет, как мгновенный божественный сон! (...) Если бы только он жил, — он слишком хорош для этого мира!”. Король мечтал о создании собственного сказочного замка. Именно таким суждено было стать знаменитому Нойшванштайну, первый камень которого заложили в 1869 году. 10 июня 1886 года консилиум врачей признал короля Баварии Людвига II сумасшедшим. И, предположительно, с ним расправились.
Такие люди постоянно появляются на свет. Не у всех есть возможности строить сказочные дворцы. Медицина и владельцы компаний считают, что люди должны просыпаться рано, много работать и ночью спать. Биология изучает индивидуальные особенности людей и пытается понять - зачем они нужны.
Циркадные часы возникли на самой заре эволюции. Самые первые одноклеточные организмы в первобытных морях должны были угадывать восход солнца и спускаться в более глубокие воды, чтобы избежать его.
Ультрафиолетовое излучение Солнца в то время еще практически не задерживалось атмосферой. В темноте морских глубин часы давали бактериям сигнал, когда приходит время снова всплыть на поверхность.
Практически все формы жизни сохранили внутренний циркадный ход часов. Растениям выгодно осуществлять фотосинтез только днем. У дневных млекопитающих, таких как человек, температура тела повышается перед пробуждением. Пик выброса гормона стресса кортизола приходится на утро, что повышает физическую и умственную работоспособность. Метаболизм, мышечный тонус, функция почек и печени, концентрация метаболитов в крови закономерно изменяются в течение дня.
Молекулярные часы существуют для каждой клетки, каждой ткани, каждого органа – будь то печень, почки, сердце, кишечник, иммунная система или кожа – и для организма в целом. У нас внутри целый огромный магазин разных часов.
Считается, что самые главные часы — супрахиазматическое ядро (СХЯ)— расположены в головном мозге. СХЯ получает сигналы по нервным волокнам от специализированных сенсорных клеток глаз. Когда свет попадает на светочувствительный пигмент в сенсорных клетках сетчатки, они генерируют электрический сигнал, который передается в СХЯ. И это долго было «всем известно». Только вопрос - как ранние бактерии получали сигналы, если эволюция еще не предложила живому мозг и глаза?
Без СХЯ хомяки теряют свой ежедневный ритм. Хомяки в основном активны между закатом и восходом солнца. Однако без СХЯ они с одинаковой вероятностью проявляли активность как днем, так и ночью. Однако спали они не больше обычного.
В исследовании генетически модифицировали мышей таким образом, что важный часовой ген Bmal1 стал неактивен в СХЯ - связи с ядром остаются нетронутыми. Ансамбль часов должен выйти из строя. Но этого не случилось - другие циркадные часы продолжали синхронизироваться без Главного Управляющего. Если мыши продолжают находится в помещении со сменой времени суток. Синхронизация разрушается, если мыши попадают в темноту.
Организму необходим естественный цикл света и темноты в качестве водителя времени. Хотя прием пищи может привести циркадные часы к точному 24-часовому ритму, это приводит лишь к полусинхронизации внутренних часов.
Свет может активировать гены часов в таких органах, как печень, через автономную нервную систему.
Однако, также возможно, что другие важные часы в мозгу заменяют СХЯ и синхронизируют часы организма. Вероятным кандидатом может быть гипофиз, который также получает световые сигналы от глаз. Расположенная у основания мозга железа выделяет в кровоток гормон АКТГ, который затем транспортируется к надпочечникам, где вызывает выброс кортизола, адреналина и норадреналина.
А дальше вопрос - где у одноклеточных бактерий мозг?
Злобные ученые изменили нормальный ритм сна мышей: они не давали мышам спать по утрам. Через несколько дней они обнаружили, что нарушение режима сна повлияло на внутренние часы периферических органов, которые больше не могли включать и выключать важные метаболические гены. Одной из мишеней такого метаболического нарушения является гормон-чувствительная липаза. Обычно циркадная система обеспечивает активность этого фермента адипоцитов во время фазы сна. Он расщепляет накопленные жиры, которые необходимы организму для преодоления этого периода без еды.
Однако, поскольку при нарушениях сна активность липазы ниже, в организме расщепляется мало жира. Уровень глюкозы тоже низкий. Мыши чувствуют голод и начинают больше есть. Постоянная еда еще больше разрушает режим сна. Получается порочный круг - мыши становятся все толще. Если над мышами не издеваться и дать им жить в естественной среде, они живут в оптимуме веса. У мышей, над которыми измываются как над современными людьми, гормоны желудка сбрасывают часы печени, если мыши едят тогда, когда им на самом деле следует спать. Следовательно, метаболизм печени становится все более несбалансированным. Компенсация возможна. Надо разрешить мышам есть столько, сколько они хотят, только во время обычной фазы бодрствования. Всякие “интервальные голодания“ тоже неплохо разрушают циркадные часы.
Для интервальной диеты важны лишь промежутки (например, можно есть с 2 часов ночи до 8 утра, в потом не есть весь день, если человеку так удобно). Соблюдать циркадную диету люди обычно не желают. Завтракать утром сложно, лучше на чашке кофе добрести до работы и к вечеру плотно наесться.
Сложно понять, что время приема пищи является очень важным фактором развития ожирения и метаболических заболеваний. Циркадные часы желудочно-кишечного тракта синхронизированы как с освещением, так и со временем приема пищи. Как и циркадные часы микробома ЖКТ. И это похоже на то, как бактерии жили в раннем океане.
Одно из самых ранних и самых известных исследований хронопитания было проведено в 2009 году.
Было обнаружено, что мыши, получавшие пищу с высоким содержанием калорий в течение того времени суток, когда они обычно спят, набирали значительно больший вес, чем мыши, получавшие ту же пищу с высоким содержанием калорий в течение бодрствования. Изменение времени кормления может быть жизнеспособной стратегией предотвращения увеличения веса.
Девочки-подростки (но не мальчики), которые предпочитают ложиться спать позже, с большей вероятностью набирают вес по сравнению с девочками того же возраста, которые ложатся спать раньше. На протяжении десятилетий, если не столетий, родители и даже философы предостерегали от приема пищи поздно вечером, отмечая, что такая привычка может привести к проблемам со здоровьем, включая ожирение.
Продолжение завтра.
