Что такое циркадные ритмы у человека, на что влияют и как восстановить

Стоит один раз сбить режим сна, например на каникулах, и вернуться в обычный график может стать сложно. Причиной этому служат циркадные ритмы. Выясняем, на что они влияют и можно ли их настроить

• Что это
• На что влияют
• Схема
• Что такое хронотип
• Причины сбоя
• Последствия
• Как восстановить

Совы — не просто люди, которые любят поспать подольше. Как и жаворонки — не те, кто встает пораньше, чтобы все успеть. На самом деле это описание разных хронотипов циркадных ритмов. Можно ли изменить свой хронотип, стоит ли пытаться из совы делать жаворонка, как быть, если цикл сна и бодрствования сбился, и на что влияют циркадные ритмы в организме — рассказывают эндокринолог и сомнолог.

Материал прокомментировали:

• Наталья Антонова, врач-эндокринолог, диетолог «СМ-Клиника»;
• Николай Ильин, невролог, сомнолог Европейского медицинского центра

Реклама на РБК rbc.group

Что такое циркадные ритмы

Циркадные ритмы — это циклы в организме человека продолжительностью 24 часа, которые работают в фоновом режиме и поддерживают основные функции. Это лишь одна из разновидностей биоритмов, которые сопровождают живые организмы на планете. Некоторые из них могут быть привязаны к лунным фазам, какие-то — к особенностям конкретного организма. Их цикличность может быть основана на секундах или нескольких годах. Среди прочих один из важнейших биоритмов, поддерживающих жизнь, — сердечный ритм.

Самым очевидным примером этих процессов считается цикл сна и бодрствования. Но это не единственный цикл, которому мы подчиняемся. На деле практически вся работа внутренних органов подчинена определенным циклам. Сюда входит и выброс гормонов, и изменение температуры тела в течение суток, и ускорение и замедление работы пищеварительной системы.

О существовании колебаний в природе, которые связаны со сменой дня и ночи, стали догадываться еще во времена Александра Македонского. Однако всерьез о циркадных ритмах заговорили лишь в XX веке, когда Сеймур Бензер и Рональд Конопка обнаружили, что поломка в определенном гене живого организма может нарушить эти биологические часы. Найденный ген назвали геном периода — Per. C 1984 года ученые Джеффри Холл, Майкл Росбаш и Майкл Янг работали над изучением процессов, за счет которых функционируют циркадные ритмы. В результате они выделили еще два гена — timeless и doubletime и несколько белков, которые все вместе активируют ген Per и позволяют естественному свету запускать необходимые циклы в живых организмах. За это открытие в 2017 году им вручили Нобелевскую премию.

Николай Ильин, невролог, сомнолог Европейского медицинского центра:

Внутренняя суточная система хронометража влияет на регуляцию сна и бодрствования. Она встречается у разных видов: от прокариота до человека.

У людей, как и у всех млекопитающих, центральным регулятором системы циркадного времени является зона головного мозга — гипоталамус, а именно — его часть под названием супрахиазматическое ядро.

Система регулирует многие физиологические процессы, в том числе суточные ритмы температуры тела, выработку мелатонина, кортизола, а также изменения аппетита. Поэтому она имеет важное значение для здорового сна и оптимальной работы органов.

На что влияют циркадные ритмы

Утром и днем нам проще концентрироваться, вечером нас тянет ко сну, мы хуже видим, реакции замедляются, переваривать пищу становится сложнее. Все это вопрос не привычки, а работы наших циркадных ритмов, которые влияют не только на режим сна, но и на множество других процессов.

После 21 часа следует перестать использовать телефон и компьютер, чтобы ограничить синий световой спектр

Сон и бодрствование

На этот цикл влияет дневной свет, который подает сигнал нашему мозгу вырабатывать необходимые для бодрствования гормоны. Вечером же, когда солнце уже зашло, наш организм вырабатывает мелатонин — гормон сна, который помогает заснуть и восстановиться во время ночного отдыха [1].

Обмен веществ

Диетологи не рекомендуют есть вечером не столько потому, что по ночам люди меньше двигаются, а потому, что выработка ферментов и веществ, ответственных за ощущение голода и пищеварение, тоже привязана к циркадным ритмам. Проще говоря, днем печень и поджелудочная железа синтезируют вещества, регулирующие уровень глюкозы и влияющие на обмен жиров и углеводов [2].

Психическое состояние

Взаимосвязь циркадных ритмов и устойчивого ментального состояния основывается на выработке кортизола, которая происходит в первой половине дня [3]. Важнейший гормон, отвечающий за противостояние стрессу и когнитивные способности, высвобождается утром. Нарушение этого процесса может негативно влиять на работу мозга, вызывать развитие депрессии, нейродегенеративных заболеваний и деменции [4].

Иммунная система

Иммунитет — это сложный набор физиологических процессов, которые защищают организм от чужеродных элементов, таких как патогены. Как и многие системы, они подчинены циркадным ритмам, поскольку иммунные клетки вырабатываются согласно этим циклам, включая ежедневный синтез цитокинов, хемокинов и цитолитических факторов [5]. Эффективный иммунный ответ зависит от корректной работы биологических часов. Так, исследования показывают, что циркадные ритмы положительно влияют на эффективность противораковых препаратов [6].

Температура тела

Щитовидная железа и гипоталамус тоже реагируют на циркадные колебания, они незначительно меняют температуру тела человека. Наиболее низкий показатель отмечают по ночам — между 4 и 6 утра, а самая высокая температура может быть зафиксирована во второй половине дня, в районе 18 часов. Разница, на первый взгляд, незначительна — 0,5–1 градус, но необходимая для метаболических процессов, которые также основаны на циркадных ритмах.

Схема циркадных ритмов

Что происходит в организме за 24 часа и какое время для чего предназначено:

6:00 — Время, на которое в среднем приходится восход солнца и начало светового дня. В этот момент организм начинает готовиться к пробуждению. Сон становится поверхностным. Высвобождается кортизол. К 6:45 поднимается артериальное давление.

8:00 — Просыпаться лучше между 7:30 и 8:30 утра, именно в это время прекращается секреция мелатонина и усиливается перистальтика кишечника.

9:00 — Своего пика достигает выработка тестостерона.

10:00 — 18:30 — Время наивысшей концентрации внимания, мозг отлично воспринимает и обрабатывает информацию, реакции быстрые, высокий тонус сердечно-сосудистых мышц.

19:00 — Увеличивается температура тела, достигает пика артериальное давление.

21:00 — Начинает вырабатываться мелатонин, организм готовится ко сну.

22:30 — Замедляется перистальтика кишечника.

2:00 — Самый глубокий сон.

4:30 — Температура тела снижается.

Что такое хронотип

Хронотип — это индивидуальный циркадный ритм, обусловленный генетически.Если бы у всех были одинаковые циркадные ритмы, которые жестко привязаны к часам,откуда бы тогда взялисьжаворонки, совы и голуби? То есть люди, которым легче работается, например, по ночам, или, напротив, «ранние пташки». Они — обладатели индивидуальных циркадных ритмов, так называемого хронотипа. Считается, что именно он передается по наследству, поскольку обусловлен генетически [7].

Николай Ильин, невролог, сомнолог Европейского медицинского центра:

С циркадным ритмом тесно связано такое понятие, как хронотип. Это время фактического предпочтения времени сна — бодрствования или то, что большинство людей понимает, как быть жаворонком или совой. В отличие от нашего циркадного ритма, на наш конкретный хронотип не влияют никакие внешние силы (например, циклы свет — темнота), кроме генетики.

Знание своего хронотипа полезно для планирования дня с учетом окон продуктивности. Вот почему так важно работать согласно своему хронотипу, а не против него. Ученые разработали анкеты-опросники, которые могут помочь определить свой хронотип.

Примеры наиболее распространенных:

• опросник циркадного типа (CTQ);
• анкета определения утреннего и вечернего состояния (Auto-MEQ);
• мюнхенский опросник хронотипа (MCTQ);
• шкала суточного типа Ларса Торсвалла и Торбьорна Окерштедта.

По определению, циркадный ритм способен изменяться или перезапускаться в зависимости от вклада окружающей среды, то есть его можно «тренировать», придерживаясь строгого графика.

В основе хронотипа лежит генетическая база, поэтому он существует на более постоянной основе. Сова может каждый день просыпаться в 7 часов утра на работу, но продуктивность у нее может появиться лишь позже, в течение дня. И наоборот: жаворонки могут просыпаться бодрыми в 7 часов утра, но уже ближе к вечеру начинают чувствовать сонливость.

Целенаправленно изменить свой хронотип очень сложно и в полной мере скорее невозможно, хотя он может меняться на протяжении всей вашей жизни.

Вечероморганизм вырабатывает мелатонин — гормон сна, который помогает заснуть и восстановиться во время ночного отдыха

Нарушения циркадных ритмов

Причины сбоя ритмов

• Джетлаг — причина, от которой страдал любой человек, который пересекал несколько часовых поясов за короткий срок. Чаще всего джетлаг наступает после межконтинентальных перелетов. Организму, когда он попадает в другой цикл дня и ночи, требуется время, чтобы перестроить свои биологические часы. На это может уйти несколько дней. Особенно тяжело приходится тем, чьи перелеты туда-обратно приходятся на короткий отрезок времени. Циркадным ритмам приходится меняться дважды.
• Ночные смены традиционно считаются самой тяжелой работой. В ночное время работать значительно тяжелее, ведь циркадные ритмы настроены на то, чтобы организм отдыхал. Перестроить свои циркадные ритмы в такой ситуации очень сложно: днем естественный свет будет влиять на выработку гормонов, которые стимулируют активность. При сильной усталости заснуть получится, но выспаться и полноценно отдохнуть — нет. Бессонница и другие расстройства сна негативно отражаются на разных функциях организма [8].
• Жизнь в экстремальных природных условиях может повлиять на работу циркадных ритмов. Речь идет о территориях, где устанавливается полярная ночь, полярный день или наступает период белых ночей. Такие нарушения цикла светового дня неминуемо сказываются и на биоритмах.
• Свет от экранов мониторов и мобильных. Особенно это актуально в вечерние часы и перед сном. Ученые рекомендуют отказаться от использования гаджетов, потому что свет, который они излучают, оказывает влияние на циркадные ритмы и может вызывать расстройство сна [9].
• Различные расстройства сна. Например, у слепых людей может наблюдаться цикл сна и бодрствования, который не соответствует 24 часам, поскольку незрячие не видят дневного света. При нерегулярных циркадных ритмах люди могут засыпать и просыпаться по нескольку раз в течение дня.

Последствия

К чему может привести нарушение циркадных ритмов:

• Гипертония. В течение дня циркадные ритмы запускают артериальное давление. При нарушении циклов организму приходится справляться с не вовремя повышенным давлением, что ведет к возникновению сердечно-сосудистых заболеваний.
• Резистентность к инсулину, а следовательно, и проблемы с излишним весом. Исследования показывают прямую связь между ожирением, диабетом 2-го типа и нарушениями сна.
• Зависимость от кофеина. Нередко люди с расстроенным графиком сна и бодрствования вынуждены прибегать к стимуляторам.
• Повышенный риск депрессий.
• Уязвимость к инфекциям. Иммунитет от постоянного недосыпа и бессонницы ослабевает и пропускает вредоносные патогены.
• Риск развития раковых заболеваний.

Как восстановитьциркадные ритмы

Если циркадные ритмы нарушены по объективной причине, например в результате джетлага или сбитого режима сна и бодрствования, есть несколько способов наладить внутренний метроном организма. Для этого необходимо соблюдать несколько довольно простых правил:

• Старайтесь чаще бывать при дневном естественном освещении. Ученые обнаружили, чтоесли человек избегает естественного освещения и чаще находится при электрическом свете, это может задерживать цикл сна и бодрствования [10]. Таким образом, получается, что, если вы большую часть дня находитесь при искусственном освещении, спать захочется позже — это и приведет к сбитым циркадным ритмам.
• Придерживайтесь устойчивого режима подъема утром. Исследования показали, что, если часто менять время пробуждения с будильником, это негативно сказывается не только на циркадных ритмах, но и на интеллектуальных способностях [11]. В ходе изучения оказалось, что те студенты колледжа, которые просыпались в разное время в течение длительного периода, хуже успевали в учебе. Регулярность цикла сна и бодрствования важна для корректной работы циркадных ритмов.
• Регулярно занимайтесь спортом, при этом подойдет любая физическая активность. Она способствует выравниванию циркадных ритмов и восстановлению режима сна и бодрствования [12].
• Исключите кофеин или хотя бы сократите его количество. Эксперимент показал, что если в течение 49 дней употреблять кофеин в количестве, эквивалентном двойному эспрессо, за три часа до сна, то выработка мелатонина задержится как минимум на 40 минут [13]. Важно помнить, что кофеин содержится не только в кофе, но и в чае, какао, некоторых сладких газированных напитках.
• При бессоннице и позднем времени засыпания рекомендуется лимитировать яркий искусственный свет перед сном. Ученые считают, что именно освещение, в том числе свет от электронных девайсов [14], может вмешиваться в циркадные ритмы. Можно использовать ночники в спальне, ночной режим в девайсах, если они требуются под рукой.
• Дневной сон должен длиться не более 30 минут. Ученые отмечают, что перерывы на короткий сон в течение дня могут положительно сказываться на производительности, особенно если он длится примерно 10 минут. Однако если дремать больше 30 минут в середине дня, можно серьезно нарушить свои циркадные ритмы: организм просто «перезапустит» всю систему — и вечером заснуть будет очень сложно [15].
• Придерживайтесь регулярного графика приема пищи. Исследования показывают, что даже для вахтовых рабочих еда строго по часам положительно влияет на циркадные ритмы. При сбитых циклах восстановление регулярного режима питания помогает восстановить ритмы [16].

Комментарии экспертов

Елена Островская, эндокринолог, специалист по превентивной медицине Европейского медицинского центра

Есть ли связь междуциркадными ритмами и похудением?

Во время световой ночи вырабатывается гормон роста, одна из функций которого в организме взрослого человека — сжигание жира. Если мы не спим с полуночи до двух часов ночи, когда происходит пик выработки этого гормона, мы, скорее всего, будем набирать вес. В основном жир откладывается в области талии, формируется висцеральное ожирение.

Во время светового дня в утренние часы у нас вырабатываются гормоны щитовидной железы, также обладающие жиросжигающим эффектом. Если мы ложимся спать очень поздно и сбиваем свои биоритмы систематически, то у нас смещается пик выработки гормонов и в утренние часы. При недостатке выработки гормонов щитовидной железы у человека замедляются метаболические процессы и начинает накапливаться жировая ткань.

Проводилось множество исследований на тему того, как влияет время потребления пищи на вес. Выяснилось, что люди, которыепридерживаются интервального голодания и едят через короткий промежуток времени (четыре или шесть часов), по-разному набирают вес или худеют. Лучших результатов в похудении добиваются те, кто начинает естьпосле девяти-десяти часов утра.

Наталья Антонова, врач-эндокринолог, диетолог «СМ-Клиника»

Это колебания биологических ритмов человека, обусловленные вращением Земли, то есть наши часы. Они позволяют организму различать режим сна и бодрствования. У каждого из нас за сутки происходят пики и падения циркадных ритмов, например перепад температуры тела, изменение частоты пульса, дыхания, цифр артериального давления.

Нарушение этих биоритмов может привести к развитию ряда патологических процессов в организме, поскольку циркадные ритмы и работа нашей гормональной системы тесно связаны между собой. Так, в режиме бодрствования организм, подобно компьютеру, настроен на переработку питательных веществ и получение энергии для активной жизни. Ночью, в режиме отдыха, происходит восстановление клеток и тканей. Правильность и синхронизация этих процессов происходит благодаря работе эндокринной системы. Выработка гормона сна — мелатонина — осуществляется в полной темноте в период с 23 до 2 часов ночи. Примерно в это же время происходит выработка гормона роста, который отвечает за жиросжигание, обновление клеток и тканей. Перед пробуждением организм начинает готовиться к активному бодрствованию, надпочечники вырабатывают гормон кортизол, повышающий артериальное давление, сосудистый тонус. Регуляция работы органов внутренней секреции осуществляется благодаря центрам регуляции, располагающимся в головном мозге.

Жизнь в мегаполисах негативно влияет на количество и качество сна. Городские жители чаще страдают от бессонницы, чем жители сельской местности. Удлинение режима бодрствования связано с использованием смартфонов, ноутбуков, просмотром телевизора, работой в ночные смены, перелетами со сменой часовых поясов. Длительное нарушение режимов сна и бодрствования может привести к развитию метаболического синдрома, нарушению менструального цикла, патологическому течению беременности, бесплодию.

Чтобы этого избежать, необходимо засыпать не позднее 23 часов, а с 21 часа начинать подготовку зоны отдыха: приглушитьсвет, звук, ограничить синий световой спектр (отложить телефон, компьютер, выключить телевизор). Выполняя эти несложные правила в течение нескольких дней, можно быстро ощутить прилив жизненных сил, бодрости, энергии.

Из совы в жаворонка: нужно ли рано вставать

Николай Ильин, невролог, сомнолог Европейского медицинского центра

Циркадные часы обладают несколькими определяющими характеристиками: внутренняя ритмичность, которая сохраняется независимо от периодических изменений внешней среды, период, близкий к 24 часам (circadian, от латинского circa, означает «около», dies означает «день»), и способность изменять или перезапускать ритм в зависимости от вклада окружающей среды.

В отсутствие информации о времени внутренние циркадные ритмы колеблются в период чуть более 24 часов: в среднем около 24,2 часа у взрослых и 24,3 часа у подростков. Чтобы поддерживать соответствие с 24-часовым днем, циркадная система должна регулировать сдвиг фазы каждый день с помощью внешних сигналов. Самый мощный — это природный цикл свет — темнота. Важные несветовые сигналы — это режим питания, активность и социальные взаимодействия.

Когда естественный хронотип человека вступает в конфликт с требованиями его графика, это называется социальный jetlag. Люди, работающие в ночную смену, обычно испытывают трудности как со сном, так и с бодрствованием в желаемое время. Сменная работа все чаще рассматривается как фактор риска для различных неблагоприятных последствий для здоровья, включая, помимо прочего, такие риски, как рак, нарушение обмена углеводов, набор веса, сердечно-сосудистые заболевания и осложнения беременности. Однако некоторые хорошо адаптируются к циркадным изменениям в своем рабочем графике.

Как налаживать режим сна при работе в ночную смену

Те, кому не удается приспособиться к измененному режиму сна и бодрствования, обычно испытывают чрезмерную сонливость во время работы и значительное нарушение сна. Помочь можно, но нужно применять индивидуальный подход. Сначала следует сосредоточиться на улучшении дневного сна, а затем на устранении остаточных явлений, таких как сонливость или нарушение функции во время ночной смены. Безопасность всегда должна быть приоритетом.

Рекомендую придерживаться трех важных этапов:

1. Соблюдать режим сна даже в нерабочее время, чтобы обеспечить стабильность циркадного ритма.

Хотя рекомендуется непрерывный сон от семи до девяти часов, дневной сон после рабочей смены можно разделить на два периода, чтобы удовлетворить потребность в гибкости:

• первый — регулярный трех- или четырехчасовой «якорный» сон, который имеет приоритет;
• второй — дневной эпизод, который может варьироваться в зависимости от других обстоятельств.

2. Следует изменить среду сна, уделяя особое внимание освещению. В частности, необходимо использовать плотные шторы, обеспечить прохладную температуру в спальне. Если окружающий шум невозможно устранить, установка белого шума может помочь уменьшить воздействие.

3. Короткий дневной сон перед ночной сменой или во время нее может улучшить бдительность и работоспособность. Время сна должно быть ограничено до 60 минут, чтобы свести к минимуму вероятность перехода в глубокий сон и уменьшить дезориентацию из-за инерции сна после пробуждения. Можно запланировать дневной сон до смены или в конце смены, чтобы повысить бдительность и работоспособность.

Как налаживать режим сна при джетлаге

При смене часовых поясов стратегия состоит в том, чтобы согласовать внутреннюю циркадную фазу с новым циклом света — темноты в часовом поясе назначения. Хотя эти изменения произойдут естественным образом, стратегическое использование света может ускорить этот процесс. Поездки продолжительностью всего один-два дня, как правило, слишком коротки, чтобы можно было ожидать корректировки часового пояса пункта назначения. В этой ситуации необходимо стараться соблюдать режим времени отправления, а не пытаться приспособиться ко времени назначения. Это может помочь лучше перенести смену часовых поясов. Тактика при более длительных поездках (три дня и более) зависит от направления — восток или запад.

Правильно рассчитанное по времени воздействие света может ускорить приспособление.

Если вы путешествуете на восток

За три дня до отъезда терапия ярким светом в утренние часы поможет продвинуть циркадную фазу вперед и уменьшить степень десинхронии по прибытии в новый часовой пояс. Уже на месте следует избегать яркого света утром, в особенности в день прибытия, например находиться в помещении с искусственным освещением или носить солнечные очки. Зато в полдень постарайтесь получить как можно больше света.

Если вы путешествуете на запад

Путешествие на запад требует задержки системы суточного времени, чтобы приспособиться к новому часовому поясу. Вечером стоит больше находиться на свету, чтобы отсрочить внутреннюю циркадную фазу и лечь спать позже. Если заход солнца ранний, то можно использовать световые короба или специальные очки для светотерапии.

Как наладить режим сна, если он сбился

Попробуйте предпринять следующие шаги, чтобы настроить режим сна:

• Отрегулируйте время отхода ко сну и время пробуждения. Если вы хотите ложиться спать раньше, попробуйте постепенно сокращать время отхода ко сну, пока не дойдете до желаемого часа. Рекомендуется делать это медленно, не более чем на 15 минут. Частота сдвигов будет зависеть от того, как долго вы находитесь в сбитом режиме. Чем дольше, тем реже надо это делать, но не чаще 4–5 дней.
• Параллельно сокращайте общее время сна более ранним пробуждением, но на 30 минут, чтобы вызвать некоторую нехватку сна для лучшего засыпания.
• Не спите днем, даже если чувствуете усталость. Дремота может помешать засыпанию ночью. Когда вам хочется вздремнуть, можно сделать физические упражнения, которые прогонят сонливость.
• Строго соблюдайте график. Достигнув нужного времени для сна и пробуждения, не позволяйте себе отклоняться от него. Даже одна поздняя ночь может испортить ваш прогресс.
• Уменьшение воздействия света в домашних условиях перед сном — простой и эффективный шаг к уменьшению циркадных дисбалансов, поскольку именно свет может сместить ваши биологические часы на более поздний график.
• Избегайте приема пищи и физических упражнений перед сном.
• Используйте световую терапию в утреннее время.
• Световые будильники способствуют раннему пробуждению. Наиболее эффективно использовать свет как можно ближе к моменту пробуждения.

Подписывайтесь на Telegram-канал «РБК Стиль»