Valamikor a 18. században Jean Jacques d’Ortuous de Marian észrevette, hogy a növényei a világosság és a sötétség váltakozásának a ritmusában zárják és nyitják a leveleiket. Nem elégedett meg az észrevétellel, hanem megpróbált utána is járni a rejtélynek: állandó sötétségben is megfigyelte a növényeit, és azt látta, hogy a levelek a napfény hiányában is folytatták ezt a ritmikus mozgást. Vagyis valamiféle belső órának engedelmeskedtek.

Azóta több tudós is kimutatta, hogy a növényeket, az állatokat és az embereket is egyfajta belső ritmus irányítja, de sokáig rejtély maradt ennek a lenyűgöző időzítő rendszernek a működése.

Hogy mennyire bonyolult a kérdés, azt jól jelzi, hogy az idei orvosi Nobel-díjasok – Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash és Michael W. Young – évtizedeket szenteltek a téma kutatásának, amíg rájöttek, hogy a válasz a génjeinkben van.

A tengerentúli utazásokkal járó jetlag, a többműszakos munka és az alvásnak hadat üzenő kütyük korában igazán remek időzítéssel ítélte oda a Nobel-bizottság az orvosi díjat olyan kutatóknak, akik ennek a belső órának a működését és a hatásait próbálták meg feltérképezni.

Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash és Michael W. Young amerikai tudósok

MTI / EPA / CUHK

Az élet ritmusa

Az embereket, az állatokat és a növényeket is tehát egy belső óra irányítja, amely nagyjából 24 órás ciklusokban követi le a fény és a sötétség váltakozásának a ritmusát. Ezek az órák nemcsak bennünk vannak, hanem minden organizmus minden egyes sejtjében megtalálhatóak a baktériumoktól kezdve a mamutfenyőkig. A földi élet kulcsösszetevői, amelyek az evolúció több millió éve alatt beleszőtték a bolygó forgását az élőlények sejtjeinek az anyagába.

Ahogy az egyik kutató, a sejtciklusok kutatásáért Nobel-díjjal kitüntetett Sir Paul Nurse fogalmazott: „Mindannyian ezen a bolygón a Nap rabszolgái vagyunk”. A cirkadián ritmus pedig alapvető az élet megértéséhez. És sokat segíthet a saját működésünk megértésében is.

Nálunk, embereknél ez a belső ritmus a nap folyamán különböző tevékenységeket készít elő – alvást, ébredést, evést – azáltal, hogy szabályozza a hormonszinteket, a testhőmérsékletet vagy az anyagcserét. A testünk belső órájában az az igazán lenyűgöző, hogy nemcsak reagál a Nap mozgására, hanem előre számít rá. Ráadásul nem egyetlen óráról van szó, hanem molekuláris óraművek összehangolt munkájáról.

A cirkadián ritmus tulajdonképpen az evolúció válasza az éjszaka és a nappal ciklikus változásaira. A földi életünkben végső soron egy biztos pont van: hogy a Nap megbízhatóan felkel, majd lenyugszik. Ha pedig előre tudunk számítani egy változásra, akkor készülni is tudunk rá. Ezt az élet már a legkorábbi formáiban felismerte, és igyekezett valamilyen módon előre számítani arra, hogy mikor lesz világos és sötét, mikor lesz meleg vagy hideg egy 24 órás ciklus alatt.

AFP / Science Photo Library

Hogy ennek mi értelme? Egy egysejtű például a nappal-éjszaka váltakozásaihoz alkalmazkodva megúszhatja azt, hogy a nap megégesse, egy növény hatékonyabb fotoszintézisre lehet képes, egy állat nagyobb eséllyel ismeri fel, hogy mikor számíthat a ragadozók támadásaira.

Bonyolult összmunka

Az emberi szervezet számára az a kihívás, hogy összehangolja az egyes sejtekben kifejlődött genetikai órát. A természet végül is ezt elég jól összehozta, ennek köszönhető, hogy a hasnyálmirigyünk, a bélrendszerünk és hipotalamuszunk összehangoltan készít fel arra, hogy egyszerre legyünk éhesek és készek az emésztésre, mint ahogyan az is, hogy akkor állunk készen az alvásra, amikor az izmaink is készen állnak arra, hogy lazítsanak és regenerálódjanak és az agyunk is a leginkább alkalmas a karbantartásra.

Our biological clock helps to regulate sleep patterns, feeding behavior, hormone release and blood pressure #NobelPrize pic.twitter.com/NgL7761AFE

— The Nobel Prize (@NobelPrize) 2017. október 2.

Más kérdés, hogy a modern életünk alaposan felülírta azt, amit a természet ilyen körültekintően beállított. A belső ritmusunk ellen napi szinten követünk el merényleteket a mesterséges fénytől kezdve a éjszakai műszakon és bulizásokon át a hajnali munkakezdésig. Ezeket a programokat és körülményeket ráerőltetjük a szervezetünkre, és teljesen összezavarjuk vele azt a természetes hullámzást, amelyet a naphoz igazítva kialakított, és amely alapvetően szabályozná azt, hogy mikor mit csinálunk.

Ennek a beavatkozásnak ára van. Mivel a velünk született cirkadián ritmus szabályozza a testünk minden részét annak érdekében, hogy szinkronban tartsa a belső óránkat, minden részünk érzékeny arra, ha ez a ritmus felborul.

Mindenütt érezzük a ritmust

A cirkadián ritmust okolhatjuk például a jetlagért: amikor mesterségesen megváltozik körülöttünk a napszak (például egy tengerentúli utazás okán), a szerveink különböző tempóban alkalmazkodnak ehhez, és érthető módon az összehangolódás alatt nem tudnak optimálisan működni. Ezért vagyunk kótyagosak, ha különböző időzónákon kelünk át.

De a cirkadián ritmus hatással van a termékenységünkre is: a nők például általában reggel ovulálnak, de a jetlag vagy egy éjszakai műszak ezt összezavarhatja.

A koncentrálás is a cirkadián ritmus függvénye: mindenkinél csak néhány értékes óra áll rendelkezésére egy nap, amikor a maximumon van a figyelme, de ez mindenkinél a nap más-más időszakára esik. Ráadásul, ha megtanulunk valamit, arra rákerül egy cirkadiánpecsét, vagyis a napnak abban az időszakában fogjuk tudni a legjobban előhívni a tudást, amikor elsajátítottuk.

AFP / Photononstop

A cirkadián ritmus nemcsak azt szabályozza, hogy mikor leszünk álmosak, hanem azt is, hogy mikor éhezünk meg. Ahogy az információt a nap különböző szakában másképp dolgozzuk fel, úgy a tápanyagok is másképp szívódnak fel. A rossz hír például az, hogy a szervezetünk éjszaka sokkal inkább alakítja át zsírrá az ételt, mint napközben.

Jó tudni azt is, hogy a legtöbb szívroham reggel támad: napközben ugyanis a szívünk egész jól elboldogul a stresszel, éjjel viszont lazít kicsit. Reggel csak fokozatosan veszi fel a napunk tempóját, így ha túlpörgetjük magunkat, kész a baj.

Számítsunk arra is, hogy az évek múlásával a testünk egyre nehezebben tudja tartani a ritmus, és minél jobban szétesnek a belső óránk darabjai, annál nagyobb lesz az időskori megbetegedések kockázata. Minél jobban karban tartjuk a cirkadián ritmusunkat – vagyis minél jobban igazodunk a világosság és a sötétség ritmusához – annál tovább élünk.

Lehetnek mások a mindennapok

A helyzet az, hogy a cirkadián ritmusunknak nagyon sok köze van az egészségünkhöz és ahhoz, hogy milyen a közérzetünk, az életminőségünk, a teherbírásunk, és más egyéb paraméterünk, amelytől jól vagy rosszul érezzük magunkat a bőrünkben.

Az idei Nobel-díjasok kutatásainak nemcsak elméletben, hanem a gyakorlatban is komoly jelentőségük van. És most nemcsak arra gondolunk, hogy a későn fekvők és későn kelők vagy a korán fekvők és korán kelők igazolva látják, hogy miért nem képesek alkalmazkodni egymáshoz, hanem azért is, mert az ezekből a kutatásokból kifejlődő kronobiológia jelentősen átalakítja majd az egészségügy, a gyógyítás, de még a társas együttélés filozófiáját is.

Az egyes orvosi területeket pedig át kell majd értékelni a napszakok függvényében is. Hogy ez mit jelent? Ismerkedjenek meg a kronoterápiával!

Nagy-Britanniában egy 300 nyugdíjast érintő vizsgálatból azt a következtetést szűrték le, hogy nagy eséllyel a reggel a legjobb időszak az influenza elleni oltás beadására, mert az idős emberek immunrendszere ekkor van leginkább abban az állapotban, hogy mozgósítsa a vírus ellen harcoló antitesteket. Kutatók szerint csak Nagy-Britanniában évente 2400 életet lehetne megmenteni, ha az idős pacienseket dél előtt oltanák be. Az időzítés tehát tényleg életet menthet.

Ha egy gyógyszer a nap bizonyos szakában sokkal hatékonyabb, mint máskor, akkor előfordulhat, hogy a nagyobb (és felesleges) adagokat és a mellékhatásokat is meg tudjuk spórolni.

MTI / Ujvári Sándor

De ugyanígy a mindennapos társadalmi együttélésünket is felülírhatják a cirkadián ritmussal kapcsolatos felismeréseink. Mindenkinek egyedi cirkadián profilja van, vagyis optimális esetben mindenki máskor aludna, ébredne, reggelizne. Ehhez képest jelenleg a legtöbb embernek egy olyan modellben kell boldogulna, amely nagy eséllyel megerőszakolja a cirkadián ritmusát, hiszen nem a teste mondja meg, hogy mikor mit kell tennie, hanem az iskola, a munkahely vagy a menetrend.

A cirkadián ritmus szétesése nemcsak az adott pillanatban van hatással a közérzetünkre, de hosszú távon komoly kiadásokat is jelent az egészségügynek, hiszen az elhízástól kezdve a cukorbetegségen át különböző szívbetegségekig komoly következményei vannak. A jövőben így elképzelhető, hogy a munkahelyi vagy iskolai kötelezettségeket az egyénhez, nem pedig valamiféle uniformizált órarendhez igazítják majd.