Czym są rytmy dobowe i jak działają

Rytmy dobowe odpowiadają za utrzymanie równowagi ciała, a ich podstawą jest światło i ciemność. Wszystkie żywe istoty pełnią funkcje oscylacyjne 24 godziny na dobę. Jednak zmieniają się one w zależności od światła i pory roku w danym miejscu na planecie.

Rytm biologiczny to regularna odmiana funkcji organicznej związana z biegiem czasu. Istnieją różne rodzaje rytmów biologicznych w zależności od biologicznych zmian czasu : okołodobowy, infradyjski i ultradobowy.

Tak więc rytmy okołodobowe odnoszą się do tych, które odbywają się przez cały dzień. Rytmy infradyjskie to takie, których regularne wahania są rejestrowane przez okres dłuższy niż 24 godziny na dobę. Tymczasem rytm ultradobowy odnosi się do zmian zarejestrowanych w okresie krótszym niż 24 godziny.

Jak działają rytmy dobowe?

Pierwszą osobą, która użyła terminu “rytm dobowy”, był dr Franz Halberg. Etymologicznie oznacza to „cykl bliski 24 godzin”. Jednak niektórzy autorzy uważają, że cykl ten tak naprawdę waha się między 24 a 25 godzinami. Organizacja systemu okołodobowego obejmuje:

• Element wizualny zintegrowany przez fotoreceptory.
• Struktury rozrusznika, które generują sygnał okołodobowy.
• Eferentne drogi od rozruszników do systemów efektorowych.

Jądro nadskrzyżowaniowe odpowiada za odbieranie wszystkich informacji o środowisku. Co więcej, poprzez nerwy otrzymuje informacje bezpośrednio ze światła otoczenia.

Szyszynka to kolejna struktura o dużym znaczeniu, jeśli chodzi o rytmy dobowe. Wydziela melatoninę, która reguluje je wraz z innymi procesami fizjologicznymi.

Rytmy dobowe

Każda z wymienionych powyżej części posiada funkcję:

• Jądro nadskrzyżowaniowe oddziałuje w fazach snu lub w pewnych procesach podczas czuwania. Jądro to otrzymuje informacje o świetle zewnętrznym przez nerwy podwzgórzowo-siatkówkowe. Działają one jak zegar dobowy odpowiedzialny za cykl snu i czuwania. Aby wywołać to działanie, światło musi zostać złapane przez światłoczułe komórki zwojowe w siatkówce. W ten sposób przekształca się w impulsy nerwowe, które docierają do SCN.
• Szyszynka znajduje się w nabłonku między dwoma górnymi guzkami czworogłowymi. Gruczoł ten otrzymuje informacje o świetle z otoczenia poprzez:
  • Szlak siatkówkowy (SCN).
  • Zstępujące projekcje autonomiczne do kolumny pośredniej szyjnej (górne zwoje współczulne szyjne).
  • Pozwojowe unerwienie współczulne szyszynki.

Gruczoł ten syntetyzuje melatoninę, która wpływa na regulację układu neuroendokrynnego oraz reguluje rytmy okołodobowe i inne procesy fizjologiczne. Co więcej, zmienność światła i ciemności w syntezie melatoniny jest istotnym faktem wyjaśniającym zaangażowanie gruczołu.

Tak więc w fizjologii rytmów biologicznych melatonina otwiera bramy snu w celu zahamowania aktywności nadprogowego jądra kory nadnerczy, pobudzającej przebudzenie.

Aspekty historyczne

Od czasów starożytnych ludzie próbowali trzymać się harmonogramów ustalonych przez obrót Ziemi. Dlatego człowiek wykonuje różne czynności w ciągu dnia, a godziny nocne rezerwuje na odpoczynek. Zmieniło się to dzięki pojawieniu się lampy żarowej, umożliwiając życie nocne.

Rytmy procesów biologicznych zaczęto opisywać w XVIII wieku. Jednak dopiero w 1959 roku naukowcy zaczęli opisywać rytmy dobowe. W ten sposób w 1960 r. powstała nowa dyscyplina biologiczna zwana chronobiologią, a 11 lat później chronobiologia medyczna.

Później, w 2007 roku, Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) i Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem (IARC) ustaliły, że zaburzenia rytmu dobowego mogą być przyczyną raka u ludzi.

Wydaje się, że zmiany w rytmie dobowym wyznaczają wzorzec, który wymaga korekty, aby uniknąć pewnych zmian w ciele, takich jak:

• Trawiennych
• Układu sercowo-naczyniowego
• Zmiany higieny snu
• Synteza adrenaliny
• Zmiany behawioralne
• Aktywności hormonalnej

Wpływ melatoniny i rytmów biologicznych na homeostazę wymaga dalszych badań. Ponadto chronobiologia, chronofarmakologia i chronotoksykologia to niektóre z dziedzin nauki, które badają rytmy okołodobowe i ich aktywność w organizmie człowieka. To często rzuca światło na choroby, takie jak rak. Dlatego tak ważne jest, aby nadal zastanowić się, jak rytmy dobowe wpływają na cykl życia człowieka.