A cirkadián zavar a homeosztázis és a betegség elvesztéséhez vezet

1 Departamento de Anatomía, Facultad de Medicina, Universidad Nacional Autónoma de México, 04360 Mexikóváros, DF, Mexikó

2 Departamento de Biología Celular y Fisiología, Instituto de Investigaciones Biomédicas, Universidad Nacional Autónoma de México, 04360 Mexikóváros, DF, Mexikó

3 Facultad de Ciencias, UASLP, 78210 San Luis Potosí SLP, Mexikó

Absztrakt

A szinkronizált időbeli sorrend jelentőségét az adaptáció és a homeosztázis szempontjából ebben a felülvizsgálatban tárgyaljuk. Bemutatjuk, hogy a biológiai óra és a külső időbeli jelek közötti megváltozott időbeli sorrend betegséghez vezet. A főként az alvási fázisban végzett kényszeraktivitást alkalmazó „éjszakai munka” rágcsáló-modellen alapuló bizonyítékok arra utalnak, hogy a megváltozott aktivitás és az etetési ütemtervek, a fény/sötét cikluson kívül eső szakaszok lehetnek a fő oka a cirkadián szinkron és a betegség elvesztésének. . Javasoljuk, hogy az alvási órákban történő táplálékfelvétel elkerülésével megelőzhető legyen a cirkadián eltérés és a káros következmények. Ez az áttekintés nem próbálja bemutatni a szakirodalom alapos átdolgozását, ehelyett arra törekszik, hogy rávilágítson a cirkadián zavar és a betegség összefüggésére, különös hangsúlyt fektetve az etetési ütemezés hozzájárulására a cirkadián szinkronban.

1. A cirkadián ritmusok relevanciája a homeosztázis szempontjából

Fiziológiánk a napi aktivitási és alvási ciklus köré szerveződik [1]. Az aktív fázisban, amikor az energiafogyasztás magas, és táplálékot és vizet fogyasztanak, a szerveket fel kell készíteni a tápanyagok bevitelére, feldolgozására és felvételére.

A fény a fő „Zeitgeber” vagy időjel az SCN számára, ugyanakkor más időbeli jelek is szinkronizáló hatást fejthetnek ki a biológiai órára, és „gyenge Zeitgebereknek” tekinthetők, mert elfedi őket az uralkodó LD-ciklus [10]. Az emberek számára a társadalmi tevékenységek és a társadalmi menetrendek releváns szinkronjelekként funkcionálnak, amelyek versenyeznek, vagy ki tudják érvényesíteni az LD-ciklus hatását ütemezésüktől függően [11]. Mint ilyen, a munka- és iskolarend, a testmozgás és a fizikai aktivitás, valamint az étkezési idő további időjeleket adhat a biológiai órának [11–13]. Így az SCN-t az időbeli jelek komplex kombinációja befolyásolja, amelyek egybevágást igényelnek annak érdekében, hogy az összes funkció és viselkedés szinkronban legyen.

2. Cirkadián zavar

A cirkadián eltérések a transzmeridák utazásának következményei is, amelyek hirtelen változást okoznak az időbeosztásban és a „jet lag” néven ismert szindrómát. A sugárhúzás a fiziológiai és viselkedési ritmusok lassú átállításának eredménye, amelyek különböző sebességgel térnek át az új ütemtervhez [20]. A cirkadián szinkron átmeneti elvesztése a különböző szövetek között és a biológiai órával a homeosztázis elvesztését és a rossz közérzet érzését eredményezi [21], általános kényelmetlenséget, a fizikai és szellemi teljesítmény csökkenését, az ingerlékenységet és a depressziót [20]. A gyomor-bélrendszeri rendellenességek az ételfogyasztás melléktermékének tekinthetők szokatlan ütemterv szerint [20]. Ez a belső deszinkron állapot átmeneti, és az átlépett időzónák számától függ, következésképpen az új külső ciklushoz való alkalmazkodás 4-10 napig tarthat [22, 23].

A cirkadián zavarokat elősegítő fontos tényező az éjszakai fény. Az emberi biológiai óra érzékeny a fényváltozásokra, beleértve az alacsony intenzitású fényt is [33, 34]. Egészséges önkéntesekben a különböző fényintenzitások, 0,03–9 500 lux között, az éjszaka folyamán rövid távon a hőmérséklet és a hormonális ritmus jelentős károsodását okozzák [35]. Az ilyen bizonyítékok azt mutatják, hogy az emberek érzékenyek a ház belső terének és a munkaterületek megvilágítására használt fényintenzitásokra, és hogy ezek az intenzitások elegendőek a biológiai óra megváltoztatásához, ami cirkadián zavarokat és betegségre való hajlamot okozhat [14, 35].

3. A belső deszinkron következményei

A modern élet több aspektusa, amint azt fent leírtuk, ellentétes jeleket adnak szinkronból az SCN által továbbított időbeli jelekkel, amelyek főleg az LD ciklust követik [2]. Ennek következménye a viselkedési, hormonális és metabolikus változók cirkadián ingadozásainak zavart fáziskapcsolata, ami cirkadián eltérésekhez vezet. Hosszú távon a műszakos munkavégzés vagy a krónikus sugárhúzódás miatti cirkadián zavar megnövekedett halálozást okozhat a férfi és női munkavállalókban kardiovaszkuláris, gyomor-rendellenességek vagy rák miatt [27, 36–41]. A közelmúltban a zavart cirkadián ritmusokat javasolják az elhízás és a metabolikus szindróma erős elősegítőinek [42–44]. Ezért fontos megérteni az eltolódott tevékenységi ütemezés és a fényszennyezés által okozott cirkadián zavarok fiziológiai rendszerekre és homeosztázisra gyakorolt hatását.

4. A cirkadián zavarok rágcsálómodelljei, amit megtanultunk

A cirkadián szétesés más modelljei a rágcsálókat rövid, 20–22 órás napoknak teszik ki, amelyek nincsenek összhangban a normális endogén 24 órás periódussal. Ez a rövid fényperiódus megkérdőjelezi a cirkadián rendszer képességét a cirkadián deszinkron beállítására és előállítására [53]. Ilyen körülmények között a rágcsálók két komponensű aktivitással rendelkeznek, az egyik szabadon fut, hosszú idő alatt, a második pedig a 22 órás LD ciklusban. Az SCN-ben ez a protokoll megszakítja az idegsejtek aktivitását, ahol a háti SCN a szabadon futó ritmust, míg a ventrális SCN az LD szinkronizált ritmust tükrözi [53]. Az ilyen körülmények között elhelyezett rágcsálók az alvás-ébrenlét ciklusainak disszociációját fejlesztették ki a maghőmérséklettől [54], valamint az anyagcsere hormonok változását. Az agyban a cirkadián által megszakított egerek dendritikus hosszának csökkenését és a neuronális dendritfák komplexitásának csökkenését mutatják a prelimbikus prefrontális kéregben, csökkent kognitív rugalmassággal és megváltozott érzelmi válaszokkal társulva [55].