A kronobiológia egy tudományos diszciplína, amely az élőlények időbeli szerveződését, ellenőrzésük mechanizmusait (ellenőrzés, fenntartás) és annak változásait vizsgálja. Ez a tudományág elsősorban a biológiai ritmusok tanulmányozásával foglalkozik .
Az őskori ember alapvető ismereteket szerzett már az élőlények időbeli szerveződéséről (gyümölcsérettség, vadvándorlás, lazac ívása stb. ). A neolitikum embere a növények és az állatok szaporodási körforgásának ismerete révén irányítja a mezőgazdaságot és az állatállományt.
Az első biológiai ritmusokat leíró írások a növénybiológiát érintik. Kr. E. IV . Századra nyúlnak vissza . Kr. E . : Theophrastus a Növénytörténet című cikkében arról számol be, hogy Androsthenes Tylos szigetén megfigyelt egy fát, "amely a bennszülöttek szerint alszik" : ez a fotoperiodizmus valószínűleg a tamarindfára vonatkozik.
A XVII . Században Santorio Santorio olasz orvos kiemeli a napi cirkadián ritmust a napi súly változásának mérésével.
1729-ben Jean-Jacques Dortous de Mairan francia tudós szerény mimózában tanulmányozta a noctinastiat , amelyet érzékenynek is neveztek : a teljes sötétségbe és állandó környezetbe (hőmérséklet, páratartalom) helyezve a növény továbbra is kinyitotta leveleit. nappal), és éjszaka hajtsa össze őket. Így először éli meg a cirkadián ritmusokat , és ezáltal megmutatja azok endogén természetét. 1751-ben a svéd természettudós , Carl von Linné alkalmazni ezt a jelenséget a nyctinasty, hogy tervezzen egy virágos óra . 1814-ben Julien Joseph Virey (1755-1836) orvos megjelentette az Éphemerides de la vie humaine című cikket, vagyis a Kutatások a napi forradalomról és annak jelenségeinek időszakosságáról az egészség és a betegségek területén . Ez az első kronofarmakológiai tézis , amelyben meghatározza az "élő" terminológiát óra ” . 1832-ben Augustin Pyrame de Candolle felfedezte, hogy érzékeny nyctinasztia zajlott le 22–23 órán át, ami azt mutatja, hogy van egy endogén periódus szabad pályán. Az első biológiai újraszinkronizációs kísérletet úgy is elvégezte, hogy az érzékenyeket napközbeni sötétségnek és éjszakai állandó megvilágításnak tette ki.
A 1910 , a entomologist Auguste Forel volt az első, jelöljön ki egy belső órája, állatokon megfigyelése, hogy a méhek vonzott lekvárt minden alkalommal volt a reggelit a teraszon az ő faház, aki megjegyezte, a rossz időjárás nap, akkor vissza fog térni ugyanabban az időben a teraszára, miközben bent reggelizett, és nem érezték az illatukat. A 1911 , a német etológus Karl von Frisch , miközben tanul a fotikus ellenőrzés a bőr pigmentációs a hal, a fürge cselle , felfedezett egy olyan mechanizmust, amely az úgynevezett „extraocular photoreception”, ez photoreception által ellenőrzött tobozmirigy szerepet játszik. Fontos fiziológiai fotoreguláció és metabolikus szinkronizáció. 1914-től minden kutatását a méhre összpontosította, és Ingeborg Beling (en) tanítványával megmutatta, hogy a rovarnak belső órája van , három szinkronizációs vagy beállító mechanizmussal. Az 1915 művében járulékai ismeretek eredetének alvás mozgások , a botanikus Wilhelm Pfeffer volt az első, hogy a hipotézist egy önálló belső óráját. A 1920 , az amerikai botanikusok Whigtman Garner és Henry Allard készült mélyreható tanulmányozása fotoperiodizmus és osztályozott nagyszámú növényeket rövid és hosszú napok . Alekszandr Csizsevszkij orosz biofizikus 1925-ben kapcsolatot teremtett a napviharok és a földi katasztrófák (háborúk, járványok, gyilkosságok) között. Megalapította a heliobiológiát, amelyet később beépítenek a kronobiológiába.
Az első biológiai rezgéseket vizsgáló tudományos laboratóriumokat az 1920-as években hozták létre, 1935-ben Erwin Bünning német biológus megmutatta a növényekben a cirkadián ritmus genetikai eredetét.
Jürgen Aschoff , Erwin Bünning és Colin Pittendrigh (en) ötvenes években végzett kimerítő munkája a madarak és egerek cirkadián óráin a kronobiológia megalapítóivá teszi őket. Az amerikai kronobiológia atyjának tekintik Franz Halberget , a Minnesotai Egyetemet, aki a kábítószer-beadás idejének hatását tanulmányozta és 1959-ben alkotta meg a cirkadián szót. Franciaországban Alain Reinberg az úttörő.
1960-ban a Cold Spring Harbor Laboratory (in) szimpóziuma megalapozza a kronobiológia területét. Ugyanebben az évben Patricia DeCoursey feltalálta a fázis-válasz görbét (in) (fázis-válasz görbe), amely a területen alkalmazott egyik fő eszköz.
Az 1970-es, az első óragén elnevezett per (az időszak ) azonosították az állatvilágban (Drosophila, 1971-ben rágcsálók), más gének ilyen típusú azonosítottak a növényvilágban ( Chlamydomonas reinhardtii alga ), gombás ( Neurospora crassa ).
Az "időn kívüli" kísérleteket (az időbeli elszigetelést a szabad tanfolyam protokollja szerint) Jürgen Aschoff és Rutger Wever (1962) német biológusok, valamint Michel Siffre (1962-ben és 1999-ben) végzik : ezek azt mutatják, hogy a különböző emberi funkciók (fiziológiai (kognitív vagy magatartási) szabályozza az endogén periódus cirkadián órája szabadon (24 óra és 9 perc átlagosan: nőknél 24 óra 5 perc, férfiaknál 24 óra 11 perc, ami megmagyarázza, miért kell átlagosan a nőknek korábban, és hajlamosabbak álmatlanságra, mint a férfiak).
1992-ben, Michael Rosbash kiderült cirkadián órák molekuláris szinten ( hírvivő RNS a per ). 1997-ben egy tanulmány feltárta, hogy a sejtek többségének van független molekuláris órája . 2005-ben egy cianobaktérium óráját helyreállítják egy kémcsőben.
Ha a jelenlegi kronobiológiát a genetika és a molekuláris szintek érdeklik (például Dr. James Bendayan munkája, aki a nők és férfiak különböző genomjainak ritmusosságának különbségeit tanulmányozza), akkor a biológiai ritmusok hatásaira is összpontosít az emberi lények és a társadalmak mindennapi élete kronomedicina, az emberi teljesítmény változása (sport, megismerés), alkalmazott kronobiológia vagy újabban a kockázatok időbeli megelőzése révén (a műszak és az éjszakai munka hatásai a foglalkozás-egészségügyre, kockázatelemzés és lefedettség, nyilvános egészségügyi problémák)
Bár a biológia és az orvostudomány időfaktorának gondolata nem új keletű (egy olyan elképzelés, amelyet Arisztotelésznél és Pliniusnál találunk, akik megjegyzik a szaporodás, virágzás, hibernálás vagy vándorlás ritmusát), az utóbbi évtizedek reflexiói, kutatása és gyakorlata régóta befolyásolja az élőlények „rövid távú” változatlanságába vetett hit, 24 órás skálán, valamint egész évben.
Egyesek dogmáról beszélnek ebben a tekintetben , többé-kevésbé közvetlenül a homeosztázis fogalmát célozzák meg , amelyet Walter Cannon találhat meg, amely Claude Bernard ötleteiből merít inspirációt a belső környezet stabilitására vonatkozóan .
Az ellentmondás a krobiobiológia tárgya és ez a koncepció között csak nyilvánvaló, és valószínűleg téves értelmezésnek köszönhető.
Valójában a homeosztázis azzal foglalkozik, hogy az élőlény belső környezete képes-e fenntartani magát látszólag vagy globálisan stabil állapotban, annak ellenére, hogy a környezetében bekövetkező ingadozások és változások bekövetkeznek. Ez utóbbi azonban soha nem állandó, érzékelhető tulajdonságai folyamatosan fejlődnek:
A ritmikus ingadozások (például 24 órás nappali / éjszakai váltakozás , vagy egy éven át tartó rövid / hosszú napok) hatása a homeosztatikussá válni képes organizmusra logikusan azonos rendű kompenzációt indukál a megfigyelt organizmus fenntartása érdekében. Ezek a visszacsatolások vagy rendszeres visszacsatolások tehát lehetővé teszik a "nem egyensúly" állapotának egyensúlyát.
A kronobiológia ezért része a nemlineáris folyamatok vizsgálatának, amely megtalálható a termodinamikában olyan kutatókkal, mint a Prigogine, vagy a rendszertudományban . Ezért a nyitott és fejlődő rendszerek oszcillációival foglalkozik .
Szerint Alain Reinberg , sok chronobiologists egyetértenek abban, hogy összességében a biológiai ritmus megfelelnek az adaptációs élőlények előrelátható változások a környezetben. A „Miért?” Kérdés "A biológiai ritmusok közül továbbra is" kínos ": a szerző szerint azok megválaszolásának megkísérlése megfelelne a véglegesség kérdésének, pontosabban a szervezett lények evolúciójának mechanizmusainak, sajátos adaptációjuknak (fajokra vonatkoztatva). és egyedi a környezet számára. Ebben a helyzetben ezért nehéz "kísérleti bizonyítékot" nyújtani arra, amit mondunk. A biológiai ritmusok tehát "feltételként" jelenhetnek meg az egyedek vagy egy faj túlélésének a földi környezet periodicitásában. Meg kell azonban jegyezni, hogy vannak olyan ritmusok, amelyek első látásra úgy tűnik, hogy nem felelnek meg a környezeti szükségletnek.
A homeosztázis fogalmának ezért feltétlenül integrálnia kell a dinamika és a bioperiodicitás fogalmát. Az egyensúly fogalma a biológiában, amikor ez az egyensúly nem dinamikus (állandóan felzárkózott egyensúlyhiány), a halál szinonimája.
A biológiai ritmust a periódus, a periódus idõskálájának variációjának akrofázisa (vagy csúcsa, vagy csúcsa, vagy zenitje ) , a amplitúdó és a variáció átlagos szintje ( MESOR ) jellemzi .
Két olyan epizód között mért időintervallum, amely a variáció során önmagukkal azonos lesz. A biológiai változó ritmusának periódusát spektrális elemzéssel lehet megkapni , megadva az alapvető túlsúlyos időszak és annak harmonikusainak becslését . A szinkronizátorok ritmusának (kísérleti körülmények) ismeretében is megszerezhető.
Az uralkodó periódustól függően a kronobiológia a ritmusok három fő területét különbözteti meg:
Ugyanaz a biológiai változó ritmusosságát számos ilyen doménben fejezi ki (például a plazma kortizol).
Az akrofáz (csúcs vagy zenit), amelynek ellentéte a "batyphase" vagy a "batyphase", a biológiai változó időskálán mért legmagasabb értékének helyzete az időskálán mért időtartam alatt. időbeli hivatkozás. Amikor a cirkadián tartományban vagyunk, a csúcs órákban adható meg, egy óra referenciaként (például a helyi idő éjfélig). Lehetséges megadni az akrofáz helyét a testhőmérséklethez viszonyítva, de ez sokkal ritkább.
A Cosinor- módszer alkalmazásakor a csúcs lesz a szinuszos funkció legmagasabb pontja , de legtöbbször csúcsról beszélünk a kísérleti értékek tekintetében.
A jellemzés megegyezik a fizikai tudományokkal vagy a matematikával . A figyelembe vett időszak alatt mért biológiai érték teljes variációját képviseli.
MESOR a Rythm statisztikájának becsléséhez . Ez a biológiai változó mérésének számtani átlaga.
A biológiai ritmusok mind endogén, mind exogén eredetűek:
Eredetük genetikai, veleszületett, és nem az egyéni tanulás eredménye. Biológiai órák (vagy órák ) irányítják őket . Ez a jellemző egy izolációval (szabad tanfolyamprotokoll) bizonyítható, amelynek során a ritmusok rájuk jellemző frekvencián maradnak fenn .
Ezeket az endogén tényezőket az exogén tényezők, a Zeitgeberek vagy a szinkronizátorok vezérlik .
Az eredeti endogén származik alkotmány genetika a fajok és egyének . Lehetséges, hogy egyrészt az adott ritmust közvetlenül programozó gének vesznek részt , másrészt az egyén általános szerkezete mind az összes többi genetikai adattól, mind a szociálpszichológiai tényezőktől függ.
Tudjuk, hogy a fő órajel található a hipotalamuszban és másodlagos órák , melyek közül több irányított, szintén az agyi szinten.
Számos gén létezik, amelyek különböző biológiai órákat kódolnak : leírtunk például egy étkezési órát, amely szabályozná az eljövendő étkezés emésztési előkészítését ( vö. Étienne Challet et al. , Current Biology du2006. október 24).
Valójában a test minden sejtjének, és nem csak azoknak, amelyek a speciálisabb agyi struktúrákhoz tartoznak, saját órája van, amelyet in vitro normál laboratóriumi körülmények között nehéz kimutatni . Benoît Kornmann és munkatársai felfedezték az aktivitás elhagyásának vagy a májsejtek órájának megsemmisítésének lehetőségét; ez lehetővé tette annak megállapítását, hogy a cirkadián ritmusuk 90% -a „helyi” eredetű, de legalább 10% -os „globális” (központi és / vagy közvetlenül a külső szinkronizátorokhoz kapcsolódó) hatás van. Ez a rész nagyon robusztus és akkor is fennáll, ha a perifériás sejteknek megfelelő óra blokkolva van.
A szinkronizáló környezeti tényező, néha társadalmi, de mindig időszakos, képes módosítani a biológiai ciklus periódusát vagy fázisát. A szinkronizátorok nem hozzák létre a biológiai ritmusokat, de vezérlik az időszakot és a fázist.
Az emberi ritmus vezetésének fő tényezői kognitív természetűek, ezért a szocioökológiai mutatók nagy szerepet játszanak.
Idézhetjük az aktivitás / pihenés, a világos / sötét napi szintű váltakozását , vagy a fotoperiódust (rövid napok / hosszú napok) és a hőmérsékletet éves vagy szezonális szinten.
A biológiai ritmusok tehát képezhetők (a ritmusok időtartamának beállítása), de állandóak is ( szabad futás vagy szabad tanfolyam protokollok bizonyítják , amelyekben az egyén el van választva minden olyan jeltől, amely valószínűleg újraszinkronizálja őt).
Indukcióval mozgathatjuk fázisukat a szinkronizálók (főleg a fény) manipulálásával, és ezáltal előrehaladást vagy késleltetést hozhatunk létre ezekben a fázisokban, így patológia esetén visszaállíthatjuk a biológiai órát, és így fázisba állíthatjuk. . A szinte mindenütt jelen lévő cirkadián ritmusok a leg figyelemre méltóbb és legkönnyebben megfigyelhető biológiai ritmusok.
Más szinkronizálók - különösen a társasak - a kéregünkre irányulnak . Jelek és megtanulhatók. A specifikus agymunkának köszönhetően bármely időbeli viszonyítási alapként érzékelt jel szinkronizálóvá válhat, és tájékozódhat a cirkadián „tapasztalatunkról”, de adott esetben cirkániás, ultradianikus stb. Egyébként megfogalmazva belső "óraművünket" befolyásolja a szomszédok zaja, az ébresztőóra megszólaltatása, a postás átutazásának ideje, az a napi pillanat, amikor az ilyen és olyan emberek megszokták, hogy telefonálnak velünk - a lista hosszú. Az embereknél a szociális szinkronizálók nagyobb hatással vannak, mint a természetes szinkronizálók, de bizonyos társadalmi állatokban hasonló jelenségeket figyelhetünk meg, amelyek szinkronizálódnak a rokonaik által adott információknak köszönhetően. A szociális szinkronizáló helyettesítheti a másikat egy tanulási jelenséggel.
A deszinkronizálás a biológiai ritmusok fáziskapcsolatának elvesztésének felel meg. Lehet külső eredetű (a környezet változásaihoz kapcsolódik) vagy belső (nem közvetlenül kapcsolódik a környezethez).
Az éjszakai vagy a műszakos munka az egyén időbeli szerveződésének szinkronizálódását okozhatja (nehéz megjósolni, hogy ki toleráns vagy nem toleráns az ilyen típusú munkával szemben).
Jet lag vagy jet lagKörülbelül öt óránál hosszabb transzmeridi repülés esetén ( jet lag jelenség ) deszinkronizáció figyelhető meg az egyéneknél.
Azoknak a vakoknak, akiknek a retinája teljesen inaktív (a retina nem fotikus receptorokat tartalmaz, amelyek serkentik a tobozmirigy melatonin szekrécióját ), időbeli szerveződésüknek számos rendellenessége van. Mivel a fény nem alakítható át hormonális szinkronizációs jellé, hasonló tünetek következnek be, mint amelyek a szinkronizálás más eseteiben jelentkezhetnek.
Ez utóbbit rosszul értik. Befolyásolja az életkor, a depresszió vagy a hormonfüggő rák (mell, petefészek, prosztata stb. ).
Fokozható a marker ritmusok (plazma kortizol, plazma melatonin, hőmérséklet stb. ) Tanulmányozásával . Ha a szinkronizációt bizonyítják, akkor ezekről a markerekről azt mondják, hogy vagy fázis előre, vagy fázis késleltetésben vannak a vizsgált egyén referencia ( normális ) időbeli szerveződéséhez viszonyítva .
A központi óra, vagy az, amely a suprachiasmatikus magokban (SCN) található, közvetlen idegi bemenettel szabályozza a perifériás órákat. Másrészről a szimpatikus bejegyzések önmagukban nem felelősek minden cirkadián tevékenységért. Számos szervben van egy élelmiszer-fogyasztással kapcsolatos óra, mint például a gyomor, a belek, a hasnyálmirigy és a máj. Az étrend változása neurohumorális edzéssel befolyásolhatja a perifériás cirkadián órák mechanizmusait. Ezenkívül az aktív cirkadián óra jelenléte a zsírszövetben arra utal, hogy a zsírszövet működésének időbeli összetevője van. Az adipocita cirkadián órája megváltoztatja az utóbbi érzékenységét a 24 órás nap során fellépő különféle ingerekre, például inzulinra vagy adrenalinra. Az adipocita óra befolyásolhatja a trigliceridek, például a perilipin tárolási kapacitását is. Az alvás és az étel közötti aszinkron megváltoztatja az adipocita cirkadián óráját, és ez a változás felelős az adipozitás növekedéséért. Az etetési ütemterv megváltozása megváltoztathatja a génexpresszió fázisát egy cirkadián ritmussal akár 12 óráig, anélkül, hogy befolyásolná a cirkadián expresszió fázisát az NSC-ben. Ebben az esetben tehát a perifériás órákat leválasztják a központi óráról. Ez a perifériás órák által az étkezési ütemterv megváltozása következtében végrehajtott fázisbeállítás gyorsan megtörténik a májban, de lassabban megy végbe a vesében, a szívben és a hasnyálmirigyben.
A táplálékbevitel időzítésének hatása a leptinreBár az étkezések időzítését és a súlygyarapodást összekötő mechanizmusokat még mindig nem értik, úgy tűnik, hogy a hormonoknak szerepük van. A metabolikus útvonalak ritmikus expressziója és aktivitása elsősorban az óragének robusztusságának és összehangolt expressziójának tulajdonítható a különböző szervekben és szövetekben. A kalóriabevitel időzítésének megváltoztatása azonban megváltoztathatja ezt a jól felépített eszközt, és módosíthatja az anyagcserében részt vevő számos hormon, például a leptin vagy a ghrelin ritmusát. Valójában a laboratóriumi vizsgálatok kimutatták, hogy azok az idők, amikor az egerek ébren vannak és étkeznek biológiai éjszakájuk alatt (azaz egerek esetében nappali, mivel éjszakai állatokról van szó), több anyagcsere-változáshoz vezetett. Ez magában foglalja a leptin, egy anorektikus hormon szekréciójának változását, amely teltségérzetet ad a testnek az NPY / AgRP neuronok gátlásával és a POMC / CART neuronok aktiválásával. Pontosabban kimutatták, hogy az éjszakai leptin plazmaértékei jelentősen csökkentek. Általában, vagyis amikor a táplálékfelvétel a biológiai nap folyamán történik (egereknél éjszaka), a zsírszövetek által a leptin szekréciója a lipidtartalékok arányában történik. Azonban minél nagyobb a tartalék, annál nagyobb a hormon szekréciója, ami a jóllakottság érzetének növekedését és a kalóriabevitel csökkenését jelenti. Ezért a táplálékfelvétel napi változásai közvetlenül befolyásolják a leptin szekrécióját, mivel táplálás után növekszik, és koplalás közben csökken. A biológiailag egyik napról a másikra táplált egerekkel az a probléma, hogy mivel a leptinszint lényegesen alacsonyabb, a teltségérzet kevésbé különbözik az éjszaka táplált egerektől. Így az étvágycsökkentő kis mennyiség elősegíti a napi fűtőérték-növekedést, bár az energiaigény változatlan. Ez tehát a súlygyarapodás oka lehet. Ez egy olyan jelenség, amely az embereknél is jelen van .
A kortikoszteron és az inzulin fáziseltolódásának hatásaMint korábban említettük, a kalóriabevitel időzítése közvetlenül befolyásolja a hormonok szekrécióját, amelynek a kortikoszteron a része. Kísérlet szerint bebizonyosodott, hogy egy egér általában éjszaka táplálkozik, és amelynek etetési ritmusát felborítja a napi étkezés, az étkezés során a kortikoszteron magas csúcsát mutatja. Ezért azt javasoljuk, hogy ez a hormon változatlanul kapcsolódjon a szokatlan súlygyarapodáshoz. A kortikoszteron termeléséért felelős mellékvese eltávolításával ma már megfigyelhető a fogyás. Úgy gondolják, hogy ennek oka az a tény, hogy a kortikoszteron fokozza a lipogenezist és a hasi zsír felhalmozódását. A lipogenezis, amelyet általában akkor végeznek, amikor az állat elfoglalt időszakban van, korlátozza a hasi zsírképződést. Másrészt, ha a nap egy nem túl aktív szakaszában fordul elő, hatása nagymértékben megnő.
Az inzulin felelős az emberek súlygyarapodásáért is. Patkányokon végzett kísérlet megmutatta hatásait. Patkányoknál, akiknek napi hat étkezése volt elosztva 24 órás periódus alatt , a vércukorszint a fényidőszakban nagyon szabályos volt. Másrészt az éjszaka folyamán adott két étkezés sokkal magasabb inzulinszintet eredményezett. Így az inzulin hatása nagymértékben csökkentette a vércukorszintet. Azok az patkányok, amelyek általában éjszaka aktívak és ebben az időszakban esznek, anyagcseréjük teljesen felborul, ha nappal esznek. A vércukorszint ezután magasabbra emelkedik, ami az egyén zsírtömegének növekedésével jár.
A fáziseltolódás hatása az egér anyagcseréjéreAz anyagcsere fentebb bemutatott különféle humorális elemeinek deszinkronizálása az anyagcsere két fontos paraméterének szétválasztásában vesz részt: a légzéscsere arányban (RER) és a sejtek energiafelhasználásában. Élelmezéskorlátozás esetén a szubjektív éjszakán, nem pedig a szubjektív napon a RER körülbelül 10 órás fáziseltolódáson megy keresztül a májsejtekben. Ez azt jelenti, hogy az ételbevitel nagyobb hatással van a májsejtekre, mint a központi óra. Korlátlan táplálkozás esetén a RER ingadozik, hogy szinkronizálja azokat az időpontokat, amikor az energia zsírtartalékokból vagy élelmiszer-alapanyagokból származik. Itt a szubjektív éjszakai étkezési korlátozás növeli ennek a paraméternek az átlagértékét a teljes 24 órás időszak alatt, jelezve, hogy kevesebb zsírtartalékot fogyaszt az energiafelhasználás. A nap folyamán az energiafelhasználás nagyrészt az izomaktivitásból származik, amely a közvetlenül az étrendből származó szénhidrátok felhasználásán alapul, amelyet a RER magas értéke (1 felett) szab ki. Mivel ez kevésbé érzékeny az ételre, a Zeitgeber fáziseltolódása ezért 5 és 7 óra között van, ami szinkronizálja a máj RER fáziseltolódásával (10 óra). Ezenkívül az energiafogyasztás megközelítőleg 9% -kal alacsonyabb a teljes 24 órás periódus alatt, ami azt jelenti, hogy amellett, hogy nincs összhangban a csúcs szénhidrátfogyasztással, a test kevesebb energiát is elhasznál. Így, ha több zsírt tárolnak szubjektív éjszakájukban táplált egerekben, az energiafelhasználás csökkenésével párosulva, az egyénekben a zsírsejtek száma nő. A máj ritmusainak deszinkronizálása, amely az energia nagy részét az éjszaka folyamán biztosítja, a glikogén kevésbé hatékony felhasználását és a test energiaháztartásának erőteljes egyensúlyhiányát okozza, ami hatással lehet a súlygyarapodásra.
Összegzésképpen számos hipotézist fogalmaznak meg, miszerint az ételbevitel pillanatának hatása lenne a súlygyarapodásra. Valójában a hormon szekréciójának, például a leptin, a ghrelin, a kortikoszteron és az inzulin változásának, valamint az egyén fizikai aktivitásának csökkenése tűnik ennek a növekedésnek a legfőbb oka. Azonban az a pontos mechanizmus, amely megmagyarázza az ezen összetevők és a súlygyarapodás közötti közvetlen kapcsolatot, még mindig nem ismert, bár a kapcsolat a közöttük és a túlsúly között bizonyított.
Nem: a ritmus fogalmát a nőknél kevésbé könnyű tanulmányozni, mint a férfiaknál (menstruációs ciklusok).
A testfelület is szerepet játszik.
Az életkor figyelembe veendő tényező:
Cirkadián ritmusok a magzat fejlődése során
Az embereknél a cirkadián ritmus a hipotalamusz suprachiasmaticus magjából (SCN) jön létre. Ezeknek az NSC-knek a kialakulása időbe telik, de teljes felépítésük a terhesség körülbelül 18-20 hete alatt mutatható ki az embereknél.
A főemlősök natális fejlődésének tanulmányozásával megfigyelhető, hogy az éjszakai fényterhelés után az NSC- kben a c-fos és per1 gének metabolikus aktivitása és expressziója élesen megnő az emberek 24 hetes terhességének megfelelő életkorban. Ez azt bizonyítja, hogy a nagyon korai cirkadián óra reagál a fényjelekre.
Mivel a magzatban nincs semmilyen Zeitgeber (a környezetbe való belépés), NSC-jének cirkadián edzése magában foglalja a cirkadián jelek anyai kommunikációját. Valójában anyai jelekre van szükség a magzat postnatalis ritmusának szinkronizálásához. Az első vizsgálatokat, amelyek azt sugallják, hogy a magzati biológiai órának valószínűleg az anyától kellett származnia, patkányokban végezték. A kutatók tulajdonképpen megállapították, hogy a melatonint termelő enzim továbbra is a cirkadián ritmust követte, annak ellenére, hogy az alanyokat, amelyek patkánymagzatok voltak, olyan környezetbe helyezték, amely nem követte a világos-sötét ciklust. (LD). Tehát annak ellenére, hogy állandó körülmények között voltak, akár világosak, akár sötétek, az enzim a külső környezettől függetlenül továbbra is bizonyos ritmust követett. A magzatok ezért szinkronban voltak anyjuk ritmusával. Innentől kezdve számos vizsgálatot végeztek embereken is.
Az anya sokféleképpen tudja hatékonyan átadni a cirkadián ciklust a magzatnak, például testhőmérsékletének ritmusosságán keresztül, a kortizol és a melatonin felszabadulásán keresztül, a méhének összehúzódásain keresztül, a glükóz koncentrációjának változásán keresztül, vagy ismét a CRF („kortikoszteron felszabadító faktor”) felszabadulása, ahol a kortikoszteron befolyásolja a méh aktivitásának cirkadián ritmusát. Ami a kortizol anya általi ritmikus szekrécióját illeti, valóban bebizonyosodott, hogy az anyai kortizol blokkolása például triamcinolonnal együtt a szívverés, a légzés és a magzat mobilitásának elvesztését okozhatja. A kutatók emellett azt javasolták, hogy emberben az anyai glükokortikoid szintje befolyásolhatja a magzati mellékvese működését, és ezért vezérli annak cirkadián ritmusát. A CRF és a kortizol anyai cirkadián ritmusa a magzati fejlődés során nagy mennyiségű glükokortikoid receptor révén befolyásolhatja a magzati NSC-k aktivitását.
Egy másik komponens, amely nagyban részt vesz a magzat és az újszülött fejlődésében, valamint a cirkadián ritmusok szabályozásában, a melatonin. Ez a hormon azonban különleges, mivel szintézise csak a csecsemő születése után jelenik meg. Tehát terhesség alatt az anyától a placentán keresztül kell átvinni. Akkor lesz képes hatni a magzat keresztül specifikus receptorokhoz NSC a 18 th terhességi hét, vagy éppen akkor, amikor az NSC teljesen kialakult. Mivel az anyában a melatonin már ritmikus szekrécióval rendelkezik, éppen ő diktálja a magzatnak a ritmust nappal és éjszaka szerint. Születés után a csecsemő kezd endogén módon termelni, de a nappali-éjszakai ritmust körülbelül 3 hónaptól kezdve érzékelik. Tudjuk, hogy a melatonin többek között felelős az ébrenlét-alvás ciklusokért az éjszakai fokozott szekréciója révén, de részt vesz más ciklusok szabályozásában, beleértve a testhőmérsékletet is. Ezért nem elhanyagolható.
A magzat cirkadián ritmusai egymás után jelennek meg a fejlődés során. Sőt, a 22 nd hét, akkor már megfigyelni a ritmust a pulzusszám kezdődik. Körülbelül 29 -én terhességi hét, van egy ritmikusság nyugalmi-aktivitást ciklus és a képzett testhőmérséklet alatt 24 órán át. Amellett, hogy a 28 -én hét a terhesség, az alvás és az alvási ciklus jelennek meg. Elengedhetetlenek a neuroszenzoros és motoros fejlődéshez, valamint a memória létrehozásához és az agy plaszticitásának fenntartásához. Fontos megjegyezni, hogy ez az alvási ciklus nem felel meg annak, amelyet egy felnőtt tapasztal, inkább fejlődik, és ez a fejlődés a születés után is folytatódik. Például az újszülöttnél az alvás periódusai rövidek és sokak egy nap alatt, szabálytalanul. Ezek az időszakok 2,5 és 4 óra között tartanak, ezért az újszülött naponta összesen 16 és 18 óra között alszik. A születést követő hónapokban a megszakítás nélküli alvás időszaka fokozatosan meghosszabbodik, és egy nap gyakorisága csökken, ami végül normális ciklust eredményez, amely nappal és éjszaka következik. Végül, az 36 -én terhességi hét, ott van a kialakulását retinoidok-hypothalamus útvonal. Ez utóbbi továbbítja a fényt a környezetből az NSC-k felé.
Külső körülmények a fejlődés során
Fontos megjegyezni, hogy az újszülötteknél a cirkadián ciklusok kialakulása nem csak az NSC-k érettségének köszönhető, hanem a postnatalis időszakban a Zeitgebers-szel szembeni különböző expozíció is befolyásolja. Számos tanulmány készült erről a témáról.
Például egy tanulmányban az első csoportba olyan csecsemők tartoztak, akiket nem kell hosszú ideig tartani a kórházban, így olyan otthonban boldogulhatnak, ahol normális életviszonyok vannak kitéve, és ahol az egyetlen gondozó az anyjuk. Ezért ki vannak téve egyetlen ember cirkadián társadalmi és viselkedési mintázatának. A második csoportot koraszülöttek alkotják, akiket hosszabb ideig a kórházban tartanak, ahol állandó gondosságú helyiségben helyezik el őket sok gondozóval. Végén a tanulmányban a kutatók azt találták, hogy a 6 -én és 12 -én a szülés utáni héten, lehetett megfigyelni, hogy a gyermekek, akik alatt maradt normális világos-sötét ciklusban tett szert nagyobb súlyt és aludt tovább, mint azok, maradt feltételek állandó fény.
Számos hasonló helyzet elemzése azt mutatja, hogy a normál világos-sötét ciklusnak kitett gyermekek állandó fényviszonyok között gyorsabban fejlesztik a cirkadián ciklust, mint mások. Ők is kevésbé lennének betegek és gyorsabban növekednének. Ami a kisgyermekek növekedését illeti, az a tény, hogy a nappali-éjszakai ciklusokat olyan környezet zavarja meg, ahol mindig fény van, befolyásolja a növekedési hormon ritmusát. Ezért fontos az újszülöttek számára, hogy belső órájuk nagyon fiatalon oktatott legyen. Egy másik példa, amely alátámasztja ezeket a megfigyeléseket, a koraszülöttek két csoportjának vizsgálata, ahol egyikük fototerápiás maszkot kapott a kórházból történő kivezetés előtt néhány nappal, azaz 18 és 52 nap között. A fiatal kisgyermekeket ezután normál otthoni környezetbe juttatták, ahol a világítás a nappali-éjszakai ciklust követi. A második csoportnak nem volt hozzáférése ehhez a kezeléshez, ezért állandó kórházi fénynek volt kitéve. Mint fent említettük, ennek a fénynek az állandó kitettsége sok visszahatással jár. Ebben a tanulmányban bebizonyosodott, hogy az első csoport 52 hetes korában olyan cirkadián melatonin-ritmust fejlesztett ki, amely megegyezik a nem koraszülöttekével, de a második csoportnak hosszabb ideig tartott a ritmusuk kialakítása. melatonin. Ez azt mutatja, hogy ezekben a helyzetekben nem a korai tény befolyásolja a ritmusokat, hanem a külső környezet feltételei. Így ezek a tanulmányok azt mutatják, hogy a Zeitgebersnek, amelynek ciklikus villámlása a posztnatális időszakban nagy szerepet játszik az újszülöttek cirkadián ciklusainak kialakulásában.
Franciaországban Michel Siffre , speleologist végzett az első tapasztalatok a szigetelés el az idő a szakadék a Scarasson, honnan július 18. és 1962. szeptember 142000 m magasságban az Olasz Alpokban (Limone és Tende között).
Ennek a kísérletnek a feltételei megközelíthetik a szabad futás feltételeit , egy olyan helyzetet, amikor a vizsgált egyének nélkülöznek minden szinkronizálót. A szabad futás lehetővé teszi az egyén endogén ritmusainak periódusainak kiemelését.
A P r Christian Poirel (Kanada) a cirkadián ritmust tanulmányozta egerek és emberek pszichopatológiai jelenségeiben.
1967-ben a Psychologie du temps- ben Paul Fraisse létrehozta és kifejlesztette a kronopszichológia fogalmát.
François Testu ( Tours-i Egyetem ) tanulmányozta a gyermekek tanulási ritmusát, egyszerű gyakorlatok elvégzésére késztette őket, és az óráknak megfelelően megvizsgálta a siker arányát. Megfigyelte két akrofázis jelenlétét, 11 órára és 17 órára 30 óráig (akrofáz, amely nem létezik kisgyermekeknél), és két batifázist, az elsőt 13 óráig 30 (ez nem kapcsolódik közvetlenül és kizárólag az ebéd emésztése során, különben az étkezés utáni időszakban, bármilyen étkezés után batyphase is előfordulna). Ez tart körülbelül 2 óra (a 1 p.m. , és 3 p.m. ). Ez a csökkenés szorosan kapcsolódik az éberség fiziológiai csökkenéséhez, amely megfelel a meridián üregének. A másodikra 15 óra 30 perc körül kerül sor . Claire Leconte meglepődve lát ilyen eredményt a ritmusok tanulásában a gyermekeknél: éjszaka felébresztik-e figyelmeztető tesztre? Ez utóbbi kétségtelenül a hőmérséklet csökkenésével függ össze, amely a legalacsonyabb 3 és 5 óra között van.
Ezen a cirkadián figyelmi cikluson kívül létezik egy körülbelül 90 perces ultradián ciklus is, amelyet Nathaniel Kleitman (in) BRAC-nak nevezett ( Basic Rest-Activity Cycle , Cycle basic activity-rest). Például egy óra megkezdése után a figyelem maximálisan 25 perc elteltével a legnagyobb, majd csökken, és a batyphase körülbelül 75 perc . Semmilyen kutatás nem hagyta jóvá az ilyen eredmény megerősítését, a figyelem változása az egy órás lecke során nagyon függ e lecke tartalmától, a gyermek hozzáértésétől a megvalósítandó tevékenységhez képest, attól a motivációtól, amelyet ez a gyermek érez ehhez a tanfolyamhoz az oktatási kontextus, amelyben megtörténik. Az elvégzett kísérletekben nagy az egyének közötti különbség.
Egy amerikai tanulmány feltárta a televíziós adásokat hirdetések közötti intervallumnak megfelelő figyelmi ciklust .
A kronobiológiai tanulmányok és felfedezések új módszereket eredményeztek bizonyos patológiák kezelésére. A kronobiológia ezen ágát kronoterápiának hívják, és célja a betegek endogén órájuk szerinti kezelése a kezelés előnyeinek maximalizálása és a mellékhatások csökkentése érdekében. Ez lehet a bipoláris rendellenesség lehetséges kezelési megközelítése .
Alain Reinberg , Folkardot idézve, ragaszkodik a kronobiológia helyéhez a balesetben, és néhány okot ad:
Ezeket az éberségi ingadozásokat széles körben tanulmányozzák a hajók (műszakos szervezés) vagy ipari létesítmények (vegyi üzemek, atomerőművek ) vagy a forgalom ( irányítótorony , kereszt ) irányításának ellenőrzése esetén . A modern ipari katasztrófák éjszaka éjszaka, kevésbé éberség idején történtek; idézhetjük a Titanic elsüllyedésének híres példáját, amely a kritikus időszakban 23 óra és 1 óra körül történt.
2011-ben az igazságosság pártatlanságáról szóló tanulmány kimutatta, hogy a bíróságok által engedélyezett feltételes szabadlábra helyezés az ebédszünet előtti 65% -tól (a helyreállítás után) gyakorlatilag nulla szabadon bocsátásig terjedt.
A biológiai óra már széles körben megbillent XVIII th században . A 1729 a francia csillagász , Jean-Jacques Dortous de Mairan idézi példaként a levelek a Mimosa záró alkonyatkor és hajnalban nyitó (akkor is, ha azt tartják [él] a sötétben).
A melatonin fontosságának felfedezésével együtt csak a 20. században kezdték megmagyarázni a genetikai és molekuláris mechanizmust. Seymour Benzer és Ronald Konopka a California Institute of Technology in Pasadena létre a 1970-es mutáns ecetmuslica abnormális biológiai óra, és megmutatta, hogy ezek a mutációk és a rendellenességek származik ugyanabból a mutáns gént, fel fogják hívni a többiekkel a „ gén ”. Időszak ” (Amelyet 1984-ben szekvenálnak).
A 2017 a munka mechanizmusait a biológiai óra (gének azonosítását a cirkadián ritmus, a Drosophila ) végzett három amerikai kutatók: Jeffrey terem , Michael Rosbash és Michael Young -ben elnyerte a Nobel díját . A 1984 Mr. Rosbash izolálta nevű gén „ időszak ” ellenőrző a cirkadián biológiai ritmus. Jeffrey Hall- nal megmutatta, hogy a PER-fehérje (amelyet a periódus génje kódol ) éjszaka csúcsértékű sejtekben halmozódik fel, majd nappal lebomlik. Aztán 1994-ben Michael Young kimutatta, hogy egy másik, "időtlennek" nevezett gén a cirkadián ritmus kialakulásához nélkülözhetetlen "TIM" nevû fehérjét kódolja , a TIM a PER-hez kötõdik, hogy belépjen a sejt magjába és blokkolja a periódus gén aktivitását. ( negatív visszajelzés). Ezt az elvet észlelték a Drosophila-ban, de ezután számos más faj sejtjeiben megtalálható volt, beleértve a Homo sapiens-t is .