Хронобиологию осваивают клиницисты

Из древности в ХХI век

Наличие цикличности в жизни человека не вызывает ни у кого никаких сомнений. Однако при всей очевидности этого факта хронобиологические идеи обычно ассоциируются с какой-то астрологией. Вопрос о времени рождения (о часе рождения) вызывает и у пациентов, и у врачей как минимум недоумение. По отношению к врачу, задающему этот вопрос, сразу возникает настороженность. Вероятно, требуется четко разделять учение о биологических ритмах (БР) от так называемой медицинской астрологии.

Хронобиология - раздел биологии, изучающий условия возникновения, природу, закономерности и значение биологических ритмов, исследует ритмические процессы на различных уровнях организации всего живого: бесклеточные системы, клетка, одноклеточные организмы, культуры клеток и тканей, многоклеточные животные и растения, популяции организмов. Она разрабатывает законы осуществления периодически повторяющихся биологических процессов и поведения различных биологических систем во времени; тесно связана с физиологией, биохимией, биофизикой, экологией и другими естественными науками. БР широко распространены в живой природе, имеют эндогенное происхождение и зависят от периодически повторяющихся изменений во внешней среде (фото-, термо-, баропериодичность, колебания электромагнитного поля Земли и др.). Взаимодействие БР друг с другом и с периодически изменяющимися условиями среды формирует временную организацию биологических систем, лежит в основе адаптации организмов и обеспечивает единство живой и неживой природы. БР независимо от длины периода и частоты их колебаний (суточные, лунные, сезонные, годичные и др.) отражают процессы регуляции функций организмов.

Идеи о ритмичном характере процессов в природе и в организме человека выдвигались в трудах античных философов (Гераклит, Платон, Аристотель и др.), в Средние века и эпоху Возрождения (Ф.Бэкон, Т.Браге, И.Кеплер и др.). Первое научное наблюдение БР сделал французский астроном Ж.Ж. де Меран (1729), обнаруживший суточную периодичность движения листьев у растений. Это явление затем изучали Ч.Дарвин (1880) и ряд ботаников XIX века. Еще в XVIII веке К.Линней предложил «цветочные часы», основанные на способности цветков различных растений открываться и закрываться в определенное время дня. В XIX веке БР были зарегистрированы также у животных и человека. В 20-е годы ХХ века были проведены первые работы по фотопериодизму у животных, как беспозвоночных, так и позвоночных.

В изучение БР значительный вклад внесли наши ученые. Над проблемой восприятия времени животными и человеком работали И.М.Сеченов, И.П.Павлов, В.М.Бехтерев. Н.Е.Введенский и А.А.Ухтомский дали научное объяснение закономерностям ритмических воздействий на клетку и явлению «усвоения» клеткой внешнего ритма. В.И.Вернадский впервые рассмотрел биосферу как систему, организованную не только в пространстве, но и во времени. Цикл исследований БР у человека и животных был проведен К.М.Быковым с сотрудниками; А.С.Данилевский плодотворно разрабатывал проблему фотопериодизма у насекомых. Основатель гелиобиологии А.Л.Чижевский изучал влияние солнечных ритмов на биологические объекты. Роль БР в регуляции функций организма и их изменениях в условиях космического полета освещены в работах В.В.Ларина. Большой вклад в развитие хронобиологии в ХХ веке внесли А.Йорес (ФРГ), Я.Мёллерстрём и Э.Форсгрен (Швеция), Дж. Хейстингс, Ф.Браун (США), Дж. Клаудсли-Томпсон, Дж.Харкер (Великобритания). Э.Бюннингу (ФРГ) принадлежит гипотеза об эндогенной природе БР, высказанная им в начале 30-х годов. Ю.Ашофф (ФРГ) провел фундаментальные исследования влияния условий внешней среды на БР, в том числе у человека, и ввел (1951) термин «датчик времени», обозначающий фактор, который синхронизирует БР. Ф.Халберг (США) сформулировал (1959) понятие об околосуточных или циркадных ритмах и дал представление о временной координации физиологических функций организма. Его заслугой является введение в хронобиологию математических методов обработки данных и использование в этих целях ЭВМ. Им было установлено изменение чувствительности организма к действию вредных факторов в зависимости от времени суток.

В СССР исследования БР проводились в Институте физиологии им. И.П.Павлова (Ленинград), Институте биофизики (Пущино Московской обл.), Институте медико-биологических проблем (Москва), МГУ им. М.В.Ломоносова, 2-м Московском медицинском институте, Институте хирургии им. А.В.Вишневского (Москва), Московской сельско-хозяйственной академии им. К.А.Тимирязева, Сибирском филиале АН СССР и др. Наиболее крупные научные центры хронобиологии за рубежом: Миннесотский, Арканзасский и Станфордский университеты (США), Тюбингенский и Гёттингенский университеты (ФРГ), Институт физиологии поведения им. М.Планка (ФРГ), Манчестерский университет (Великобритания) и др. В 1937 г. в Роннебю (Швеция) состоялась первая конференция, на которой было основано Международное общество исследователей БР; в 1971 г. на очередной конференции (Литл-Рок, США) оно было переименовано в Международное общество по хронобиологии (объединяет свыше 300 членов из 30 стран мира).

Ищите ДНК!

Анализ древних знаний и перевод их на современный язык является вполне реально выполнимой задачей. Кроме этого, подобный анализ позволяет достаточно быстро получить практически значимые результаты в хронобиологии. Первый значимый ритм - 3-часовой, определяющий так называемые космобиологические циклы. Суточный ритм - это 24-часовой. Он связан с вращением Земли вокруг своей оси и со сменой дня и ночи. Он дает периоды спада и подъема активности - физической и психической. Что происходит в течение суток, от чего зависят эти перемены? В основном от темперамента человека. Разделение на «жаворонков» и «сов» связано с суточным ритмом - с подъемом и спадом активности.

Следующий ритм - месячный, он связан с четырьмя фазами Луны. Далее следует годовой ритм. Он зависит от времен года; с движением Солнца, с движением Земли вокруг Солнца - активность человека меняется со сменой сезона. Большинство людей менее энергичны в короткие зимние дни, а с наступлением весны человек оживает, его активность повышается. Спад ее всегда отмечается в феврале и декабре.

Биологический год - это год жизни человека от дня рождения до дня рождения. Здесь также есть периоды спада и активности. Особенно опасен 7-й месяц. В это время человек наиболее подвержен таким заболеваниям, как инфаркт, стенокардия, инсульт. Значит, нужно щадить себя, ограничивать умственные и физические нагрузки, вести умеренный образ жизни, снизить влияние стрессов на организм: курение, употребление алкоголя, «вредной» пищи. В такой период необходимо поддерживать силы организма при помощи витаминных комплексов.

- Важны все ритмы, - рассказывает профессор Сергей Загускин, доктор биологических наук и представитель редкой специальности - теоретической медицины. - Медицина будущего должна предотвращать болезни, а не тушить уже развившийся пожар. И вот методы хронобиологии, хронодиагностические методы позволяют предсказывать заболевание на так называемой доклинической стадии, когда еще не развилась сама болезнь. То есть изменение стандартных человеческих ритмов уже свидетельствует о том, что что-то не в порядке. Если мы исследуем различные ритмы работы клеток, тканей, органов организма, то мы можем увидеть какие-то нарушения на самых ранних стадиях.

В частности, мы наблюдаем не просто, допустим, за частотой сердечных сокращений или частотой дыхания, а разрабатываем такие хронобиологические алгоритмы, которые позволяют использовать, например, отношение частоты пульса к частоте дыхания, динамику фрактальной размерности - само подобие составляющих ритмов в иерархии процессов.

В Институте общей физики, как рассказал далее Сергей Львович, где ему довелось работать с академиком А.Прохоровым, нобелевским лауреатом, обнаружили самые быстрые ритмы, которые присущи живой клетке, - с периодом около 100 микросекунд, или около 10 килогерц.

Оказывается, так колеблются отдельные структуры генетического аппарата в ядре, участки плазматической наружной мембраны клетки. Более медленные ритмы - это ритмы агрегации - схождения и расхождения митохондрий, ретикулума, которые отражают интенсивность энергетического, пластического обмена. А пластический обмен - это обмен, который приводит к восстановлению структуры клеток, тканей, поддержанию структуры органов и в целом всего нашего организма.

Хронобиотики: реальность и мифы

Сегодня выявлены основные причины нарушения биологических ритмов. И часть их привносится в организм самим человеком. На научном языке они называются хронобиотиками, что означает «вещества, влияющие на биоритмы». Существуют хронобиотики преимущественно тонизирующего и преимущественно успокаивающего действия, и поэтому итоговое воздействие растительных хронобиотиков на характер биоритмов зависит от тонкого баланса между ними. Человек давно научился использовать растительные хронобиотики для регуляции своей жизнедеятельности.

Одним из самых древних и широко известных хронобиотиков является кофеин, содержащийся в чае и кофе. По мере развития цивилизации в рационе человека появляется всё больше таких веществ. Это связано с усиливающимся давлением социальной среды, которая требует всё большей активности и способности справляться со стрессами. Отсюда возникает неизбежный уклон в сторону сильных хронобиотиков тонизирующего действия. В течение некоторого времени это действительно позволяет выдержать ритм современной жизни, но очень быстро оборачивается своей обратной стороной - бессонницей, нервным истощением и депрессией. Это происходит в результате подавления второй фазы суточных биоритмов - фазы отдыха и восстановления.

Сегодня в любой газете, в бесцеремонной листовке в своем почтовом ящике вы можете встретить рекламу препаратов, а чаще аппаратов, для улучшения биоритмов. До борьбы с такой вольницей на рынке лекарств и физиотерапевтических приборов у нас пока руки не доходят. А вот легко ли внедрить подобное в клиническую практику в США?

Совсем нелегко. При всех достоинствах Управления по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств (FDA) оно слишком медлительно и громоздко. Иногда процедура очень тщательной проверки новых средств лечения и профилактики вполне оправдана. Так было, например, со снотворным препаратом талидомидом, который был очень популярен в течение многих лет в Европе. Но после многолетних проверок он так и не был допущен на американский рынок. И очень хорошо, потому что, как оказалось, он вызывает тяжелейшие внутриутробные уродства, если женщина принимает его во время беременности.

Но чаще всего излишняя консервативность и медлительность вредны. В США так и не внедрили в практику лечения гриппа эффективный препарат ремантадин, который был синтезирован в стране в 50-е годы, а апробирован и внедрен в практику в бывшем СССР еще в середине 60-х годов прошлого века. FDA его до сих пор проверяет. И это в условиях острейшего дефицита на противогриппозные средства!

Но не будем упрощать: внедрение новых препаратов, в том числе и хронобиотиков, - дело сложное и крайне ответственное. Нельзя не учитывать, что в течение всего длительного времени не только производятся опыты, но и происходит столкновение научных и финансовых интересов, и это крайне осложняет дело и не способствует принятию оптимальных решений.

Кстати

Перевод стрелок вызывает чувство усталости

Переход на зимнее время воспринимается многими как возможность провести в постели лишний час. Однако специалисты по сну говорят, что перевод стрелок на час назад не так уж безобиден для организма. Даже такое небольшое изменение графика, по мнению Нила Стэнли, эксперта из больницы английского графства Норфолк, может нарушить привычный распорядок сна и бодрствования и привести к утомлению. По оценкам ученого, чтобы полностью приспособиться к новому времени, может потребоваться до 3 дней.

Люди могут чувствовать себя отдохнувшими, проснувшись утром после лишнего часа в постели, но на самом деле, чтобы компенсировать перевод стрелок на один час назад, организму потребуется 3 дня.

Юрий БЛИЕВ, обозреватель «МГ».