Поговорка «война войной, обед по распорядку» получила фундаментальное обоснование. Важность графика для нормального и правильного пищеварения, а следовательно и здоровья, подтверждена многочисленными исследованиями и, что нередко важнее, многовековым опытом. Однако если не принимать в расчет данные китайской медицины тысячелетней давности, соотнести биологические часы и прием пищи до недавнего времени не удавалось.
Клиффорд Сэйпер из Гарвардской медицинской школы и его коллеги не только подтвердили, что прием пищи способен влиять на околосуточные биоритмы, но и показали его превосходство над световой регуляцией.Работа учёных опубликована в Science.
(от латинского circa - «около» и dies - «день»), околосуточные, или циркадианные, ритмы, циклические колебания интенсивности различных биологических процессов с периодом примерно от 20 до 28 ч. Часто к ним относят и суточные ритмы, наблюдающиеся у организмов в естественных условиях.
В изолированном же помещении, где поддерживаются постоянные освещение или темнота, температура и так далее, у растений, животных и человека период ритма, как правило, отклоняется от суточного. Если условия не изменяются, период стабилен. Наиболее признана теория, согласно: которой циркадианный ритм (независимо от его периода); рассматривают как собственную спонтанную (эндогенную) и генетически закрепленную цикличность биологических процессов в организме; этот ритм превращается в суточный под влиянием цикличности внешних условий.
Циркадные ритмы могут влиять как на поведение целого организма (например, откладка яиц насекомыми, изменение положения листьев у растений), так и на отдельные физиологические процессы. В постоянных условиях периоды часто различны (например, при постоянной освещённости у человека изменяются периоды ритма температуры тела, сна и бодрствования). Такое их рассогласование во времени приводит к патологическому состоянию организма, что имеет большое значение для медицины, в частности в связи с космическими полётами человека и животных. По-видимому, аналогичным образом годичные эндогенные ритмы в постоянных условиях теряют стабильность своего периода и превращаются в окологодичные (цирканные) ритмы.
Впрочем, уточнение биоритмов по солнцу и желудку характерно не только для животного мира, но и для «высокоорганизованного» человеческого социума. Пока все хорошо, пик физической и умственной активности приходится на светлое время суток, но если пищи не хватает, то животные готовы пожертвовать нормальным укладом жизни. Правда, в отличие от людей, мыши не склонны к излишествам, и если они сыты, то не будут ради дополнительного пайка просыпаться ночью.
Теперь Сэйпер смог вскрыть механизмы, лежащие в основе этого феномена.
Для этого он вывел мышей с отсутствующим геном Bmal1 – единственным участком ДНК, для которого достоверно подтверждено влияние на ритмические процессы. К сожалению, полное отсутствие каких-либо ритмов, как циркадианных (околосуточных), так и с меньшим периодом – не единственная особенность этих мышей. «Дефектные» грызуны двигались куда меньше своих собратьев, а их умеренность в питании сказывалась и на массе тела и на снижении средней продолжительности жизни.
Затем начались сами испытания, вполне сравнимые со студенческим образом жизни: обычным и «дефектным» мышам давали возможность принимать пищу только в течение четырех часов в сутки, после чего пробовали их перевести на обычный режим.
Здоровые мыши за несколько дней полностью перестраивали свой график сна, в то время как Bmal1-дефектные не смогли переключиться и за 2 недели, продолжая спать урывками.
Употребление пищи с высоким содержанием жира приводит к нарушению суточных ритмов. Группа учёных под руководством Джо Басса из Северо-западного университета изучила поведенческие и молекулярные составляющие циркадианных ритмов у мышей. В норме период этих ритмов составляет чуть меньше суток, при этом они регулярно «уточняются» по Солнцу и Луне.
Исследователи предположили, что питание также способно влиять на ход внутренних часов. Для доказательства своей гипотезы, они подобрали для мышей рацион, в котором 45% энергии высвобождалось из жиров. В норме для человека это лишь 30. Периодичность суточного цикла измерялась по появлениям жизнедеятельности, физиологических функций и гормональным колебаниям в крови.
Уже через две недели экспериментов, проводившихся в абсолютной темноте, суточный цикл удлинился, предполагая, что подобная диета привела к нарушению центральной регуляции в головном мозге.
Когда эксперимент провели, включая освещение на 12 часов в сутки, то мыши, получавшие много жиров, уже через неделю сместили основное время активности на «ночь», в том числе и питание. Это напоминает любителей открывать холодильник по ночам, пояснил Басс.
Изменения коснулись не только схемы поведения, проявлений активности и питания. Ученые нашли изменения в ключевых генах в мозге, печени и жировой ткани, отвечающих за суточные ритмы.
Правда, результаты биологов уже подвергнуты критике со стороны их коллег. В частности, на конференции Общества по исследованию биоритмов во Флориде другие ученые представили данные, что повреждение этого ядра гипоталамуса не приводит к разобщению околосуточных ритмов.
Ральф Мистербергер из Университета имени Саймона Фрейзера в канадском Ванкувере в интервью Nature выразил уверенность, что «у этой работы будет очень короткий период полураспада». Ведь влияние Bmal1 на другие жизненные процессы слишком очевидно, и учесть его не представляется возможным. И даже если указанное ядро гипоталамуса играет какую-то роль, то этот механизм вряд ли связан с Bmal1, а возможно и принципиально отличается от известных циркадных ритмов.
Гарвардские специалисты, между тем, не удовлетворившись выявлением фундаментальных механизмов работы циркадных ритмов, смогли найти и практический выход своей работы.
Например – как ускорить восстановление после длительного воздушного перелёта перелета. Если воздержаться от пищи во время полета, а сразу после приземления поесть, то перестройка организма к новому часовому поясу пройдет гораздо быстрее.
