Активность биологических процессов в нашем организме строго подчинена суточным ритмам. Неспроста человек спит ночью, а бодрствует днем. Однако циркадным ритмам подчиняется не только наш сон, но и множество других явлений и процессов. В частности, эффект некоторых лекарств во многом зависит от времени суток, когда они были приняты.

Время суток и лекарственные препараты

Любопытные исследования провели ученые из Бирмингенского университета. Они в течение трех лет проводили сезонную вакцинацию от гриппа нескольким группам лиц старше 65 лет. При этом некоторые группы людей вакцинировались строго в утренние часы, а другие – вечером. Результаты исследования показывают, что пациенты, которые получали вакцину утром, имели высокий уровень антител к вирусу гриппа. Исследователи сделали заключение, что на эффективность вакцинации влияют суточные ритмы человека.

Как известно, выработка многих гормонов и иммунных сигнальных веществ происходит ритмично, и зависит от времени суток. Например, кортизол, который, как известно, подавляет воспаление и регулирует определенные Т-клеточно-опосредованные иммунные ответы, достигает максимума рано утром, а концентрация его постепенно уменьшается в течение дня. Другие механизмы иммунной системы претерпевают аналогичные изменения в зависимости от времени суток. Это может приводит к различным эффектам, которые наблюдаются среди людей, получающих вакцину против гриппа, поскольку вакцина приходит в прямое взаимодействие с иммунной системой человека, активность которой в свою очередь зависит от суточных ритмов. Приведение иммунной системы «в порядок» для улучшения эффективности вакцины – одна из задач врачей, если речь идет о тяжелых случаях. В то же время сделать это намного проще, если следовать суточным ритмам человека, что позволяет естественным образом улучшить состояние человека и повысить эффективность прививки.

Читайте также: Что такое биологические часы и как они работают

Циркадные ритмы

Хронотерапия и здоровье человека

Примечателен тот факт, что исследования показывают, что практически все заболевания – от рака и до сердечно-сосудистых патологий, реагируют на прием медикаментов по-разному в зависимости от времени суток, когда было принято лекарство. Так, вовремя принятый препарат позволяет улучшить эффективность терапии и уменьшить выраженность побочных эффектов. Изучением подобных явлений занимается наука хронотерапия, которая существует более 60 лет, однако до сих пор ей уделялось мало внимания. Но так как биологи продолжают раскрывать тонкие молекулярные механизмы клеточных ритмов, они начинают осознавать, насколько широко распространено влияние циркадных часов, и какое огромное влияние оно оказывает на живой организм. Например, в исследовании экспрессии генов у мышей в 2014 г. исследователи обнаружили периодическую экспрессию в консервативных генах млекопитающих, на активность которых оказывали влияния 56 из 100 самых продаваемых лекарств в США, включая арипипразол, эзомепразол и дулоксетин.

Хронобиолог из Университета Пенсильвании Джон Хогенш говорит, что хронотерапия приобретает серьезное клиническое значение. «Теперь у нас есть основа для точного понимания биологических часов человека и использования этой информации для улучшения здоровья», - говорит он.

Тем не менее, исследователи и клиницисты, работающие над хронотерапией, по-прежнему сталкиваются со скептицизмом, и внедрение новых протоколов лекарственной терапии с получением одобрения регулирующих органов, в частности, от Управления по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) остается сложной задачей. Таким образом, несмотря на то, что биомедицинское научное сообщество начинает обращать внимание на влияние суточных ритмов человека, эта идея пока еще остается не реализованной в широком смысле.

Читайте также: Нестабильный режим сна приводит к полной утрате памяти

Биологические часы и их влияние на здоровье

Биологические часы: роль нервной системы, генов и гормонов

Вплоть до конца 70-х годов прошлого столетия ученые продолжали собирать информацию о том, как время суток оказывает непосредственное влияние на действие токсинов, рентгеновских лучей, наркотических веществ и других агентов. Так, было установлено, например, что фермент, регулирующий синтез холестерина у крыс, наиболее всего активен в ночное время. После этого открытия ученые стали проводить исследования с использованием холестеринснижающих препаратов у людей. Было установлено, что статины короткого действия эффективнее всего работают, если их применять в ночное время. После установления данного факта регулирующие органы, такие как FDA, рекомендуют принимать подобные лекарства в вечернее время.

За последние 20 лет было проведено множество исследований с использованием генетических скринингов и анализов экспрессии генома. Это позволило ученым установить причины наблюдений, связанных с биологическими ритмами человека.

В мозге человека имеется группа из примерно 20 000 нейронов в области гипоталамуса, называемая супрахиазматическим ядром. Это скопление нейронов действует как центральный хронометрист, в то время как гены, которые становятся активными в определенные время суток, образуют саморегулирующиеся петли обратной связи, которые позволяют телу сохранять время на уровне отдельных органов, тканей или клеток. Нервные импульсы и гормональные сигналы, инициированные центральными «оркестрирующими» структурами нервной системы, посылаются к периферийным часовым элементам, а внешние сигналы, включая свет, время приема пищи или температуру, могут изменять эти самые периферийные часы, которые затем отправляют обратную связь в другие системы организма.

В 2007 году ученые обнаружили, что у глюкокортикоидов и препаратов, применяемых в лечении некоторых видов рака, имеется четкая взаимосвязь с циркадными ритмами человека. Это важная информация для врачей, которые постепенно пересматривают схемы лечения, назначая своим пациентам препараты в определенное время суток, когда лекарство будет максимально эффективным.

Биологические ритмы и гены

Биологические часы опухолей

В конце 80-х годов ученые обнаружили, что опухолевые клетки размножаются (синтезируя свой генетический аппарат) также в некоторой степени под влиянием циркадных ритмов. Поскольку химиотерапия нацелена на подавление выработки ДНК, то дозированная химиотерапия в определенное время суток помогает улучшить действие лекарств, снижая побочные эффекты на здоровые клетки.

Клинически испытания показывают, что схемы химиотерапии в зависимости от времени суток могут существенно влиять на успех лечения. Многочисленные исследования на животных показывают, что почти 30 химиотерапевтических препаратов имеют разные степени активности в зависимости от времени их применения.

Несмотря на достаточно внушительные данные о влиянии циркадных ритмов на лечение раковых опухолей, ученые все еще не готовы однозначно уверять, что здесь имеется прямая связь. Одним из оснований в данном случае является тот факт, что суточные ритмы оказывают влияние на химиопрепараты лишь для 50-60% пациентов. Возможно, еще одним фактором в данном случае выступает пол. В частности, в одном из исследований говорится, что ночная химиотерапия улучшает состояние больных раком мужчин, но на женщин не оказала ожидаемого воздействия. Другим фактором может выступать генетика. Лишь в 2014 году были открыты некоторые механизмы, которые находятся в тесной связи между циркадными ритмами и генной экспрессией, в том числе и тех генов, которые ответственны за пролиферацию опухолевых клеток.

Профессор биомедицины из Университета Уорика Фрэнсис Леви уверяет, что законы хронобиологии долгое время игнорировались официальной медициной и наукой. – Сегодня ученые активно изучают влияние суточных ритмов на активность отдельных органов, тканей, клеток и даже отдельных молекулярных комплексов. Глубокое понимание сути этих процессов позволит повысить эффективность лечения и профилактики множества болезней, в том числе и очень тяжелых.​