Narušené vnitřní hodiny? Seřiďte je pomocí světla!

Narušené vnitřní hodiny? Seřiďte je pomocí světla!

Nespavost. Problémy s učením. Přibývání na váze. Nemoci srdce a cév. Rakovina. ADHD. Deprese. Všechny tyto potíže mají jedno společné: jejich příčinou může být rozladění vnitřních hodin. Jak „hodinový strojek“ uvnitř našeho těla seřídit? Tím „hodinářem“ který to umí nejlépe je světlo. Pojďme se tedy blíže podívat na mechanismy, kterými světlo ovlivní naši náladu, množství energie a zdraví, i na to, proč je mimořádně důležité třeba pro seniory či děti.

 

Platí to pro veškeré živé organismy, do bakterií až po člověka: Děje, které v nich probíhají, kolísají zhruba ve 24hodinovém rytmu řízeném našimi vnitřními hodinami. Přesněji řečeno, měly by kolísat právě v tomto rytmu, protože pokud tomu tak není, mohou vznikat výše zmíněné potíže.

 

Co se děje uvnitř buněk

Nejtypičtějším projevem existence vnitřních hodin neboli cirkadiánních rytmů je střídání spánku a bděné: V noci (obvykle) spíme, ve dne pracujeme a bavíme se. V závislosti na čase ovšem kolísá i příjem potravy, intenzita metabolických procesů a mění se naše schopnost učení, soustředění a paměť. Dokonce byla prokázána tzv. cirkadiánní synaptická plasticita, což zjednodušeně řečeno znamená, že se v čase mění efektivita, s jakou jsou přenášeny informace mezi jednotlivými nervovými buňkami. To všechno jsou ale jen vnější projevy. To důležité se děje uvnitř našich buněk, ve struktuře jménem chromatin.

Chromatin je v podstatě to, co by zbylo z chromozomů, pokud bychom z nich odstranili DNA. Jeho nejdůležitější složkou jsou bílkoviny jménem histony, které tvoří 3D síť, na níž je DNA namotána. To je velice důležité, protože aby byly jednotlivé geny v naší DNA aktivní, tj. aby podle nich mohly vznikat bílkoviny, musí dojít ke změně prostorové struktury histonů – v podstatě se z nich musí příslušný úsek DNA „odmotat“. Když k odmotání nedojde, je gen vypnutý, což je v důsledku stejné, jako kdyby v daném okamžiku v DNA vůbec nebyl.

K onomu odmotávání a namotávání dochází díky epigenetickým reakcím jménem modifikace histonů (nejčastěji jde o acetylaci a metylaci histonů). Když například dojde k acetylaci histonů, příslušné geny jsou zapnuté, při opačném procesu, deacetylaci, dojde k jejich vypnutí. Velká část těchto změn přitom probíhá právě v souladu s našimi cirkadiánními rytmy. To se týká zejména dvou důležitých genů jménem Clock a Bmal-1. Podle nich následně vznikají proteiny, které mění aktivitu více než 4 000 dalších genů. Aktivita všech těchto genů tedy pravidelně kolísá ve 24hodinovém rytmu.

 

Cesta světla

Buňky ovšem nemají oči. Jak tedy jejich chromozomy poznají, jestli je venku světlo nebo tma? Jednoduše – řeknou jim to naše centrální vnitřní hodiny, které se nacházejí v mozkové struktuře jménem hypothalamus, konkrétně v jeho části nazývané suprachiasmatické jádro. Tyto centrální vnitřní hodiny běží z části samostatně, nezávisle na okolí. Cirkadiánní rytmus by tedy fungoval, i kdybychom pobývali v temné jeskyni, od toho 24hodinového by se ale lišil (u většiny lidí by byl delší). Proto musí přijít zmíněný „hodinář“, který vnitřní hodiny seřídí v souladu se skutečnou délkou dne. Těchto hodinářů je více, ale tím nejvýznamnějším je jednoznačně světlo.

Jediným místem, kudy se světlo dostane do lidského těla, jsou oči. Uvnitř očí pak dopadá na sítnici, kde se kromě tyčinek a čípků, které zajišťují vidění, nacházejí i gangliové buňky, které mají přímé nervové spojení se suprachiasmatickým jádrem v hypothalamu. V něm dojde k synchronizaci centrálních vnitřních hodin, které pak následně pomocí nervových a hormonálních informací seřizují vedlejší vnitřní hodiny v jednotlivých orgánech a tkáních těla.

Nastavení vnitřních hodin mohou zároveň v pozitivním i negativním smyslu ovlivňovat i další faktory, například načasování příjmu potravy či pohybové aktivity nebo některé léky. A pokud v důsledku jejich souběhu dojde k rozladění cirkadiánních rytmů, může to výrazně přispět k rozvoji řady onemocnění a potíží.

 

Ve dne světlo, v noci tma

Pokud jde o světlo, které vstupuje do našich očí, rozlišuje naše suprachiasmatické jádro dvě základní informace: zaprvé jeho intenzitu a za druhé jeho spektrální neboli barevné složení. Obojí se přitom v průběhu dne mění.

Viditelná část světla se skládá ze sedmi barev, přičemž pro regulaci vnitřních hodin je nejdůležitější jeho modrá složka. V průběhu dne obsahuje přirozené sluneční světlo vysoký podíl modré barvy, což přispívá k naší bdělosti a aktivitě, jak se ale slunce kloní k západu, podíl modré barvy klesá, což přispívá ke zklidnění.

Problém je ale v tom, že tato přirozená regulace funguje pouze u tvorů, kteří žijí venku a nepoužívají umělé osvětlení.  U nás, lidí, je to v dnešní době výrazně jiné. Většinu trávíme v místnostech, kde je nižší intenzita světla, a umělé osvětlení, které používáme, je většinou příliš slabé a zároveň má od toho slunečního odlišné spektrální složení (tj. poměr jednotlivých barev je jiný). Do toho nerespektujeme přirozenou délku dne, ale svítíme si dlouho do noci, jíme v nevhodnou dobu, udržujeme se bdělí pomocí kofeinu a jiných stimulantů, a když už konečně jdeme spát, často nám do oken proniká světlo z ulice, které může cirkadiánní rytmy rovněž narušovat. I malé množství světla totiž snižuje tvorbu „spánkového“ hormonu melatoninu, což je také poměrně závažný problém – melatonin je totiž silný antioxidant s výraznými epigenetickými účinky a jeho nedostatek byl prokázán například u osob s rakovinou, Alzheimerovou chorobou či obezitou.

Teď, na přelomu roku, navíc riziko narušení výše zmíněných procesů stoupá. Dny jsou nejkratší z celého roku, přirozeného světla je nedostatek, takže jsme závislí na tom umělém. To může u citlivých osob vyústit v tzv. sezónní afektivní poruchu (SAD), což je komplex příznaků zahrnující únavu, poruchy nálad až depresi, ztrátu motivace, problémy s mentální výkonností, nechuť na sex či přibývání na váze.  A v noci naopak vinou vánoční výzdoby stoupá míra světelného smogu, který narušuje náš spánek.

 

Napodobit slunce

Jak si tedy s nedostatkem světla a narušenými cirkadiánními rytmy poradit? Nejpřirozenější pro naše tělo i mysl vždy bude přirozené sluneční světlo. V každé roční době bychom tedy měli pravidelně trávit čas venku. Zvláště vhodné je k tomu využít všechny vzácné okamžiky jasné oblohy. Dobře působí i pobyt na sněhové pokrývce, která odráží světlo, a tím jeho celkovou intenzitu výrazně zvyšuje.

Čas, který můžeme trávit venku, je však pro většinu z nás omezený, a proto bychom se i v rámci svého pobytu v místnostech měli co nejvíce snažit napodobit přirozený průběh dne. To mj. znamená dodržovat následující zásady „světelné hygieny“:

  • V aktivní části dne bychom měli používat dostatečně jasné osvětlení, které svým spektrálním složením co nejvíce napodobuje sluneční světlo. Důležitý je zejména dostatečně vysoký podíl modré složky. Ideální je, pokud se jedná o světlo plnospektrální. O tom vypovídají dvě hodnoty, které obvykle nalezneme na obalu světelných zdrojů: Tou první je index Ra vyjadřující procentuální podobnost slunečnímu záření, ten by měl být vyšší než 90. takové světlo se tedy tomu slunečnímu podobá z více než 90 %. Druhou důležitou hodnotou je teplota chromatičnosti vyjadřující odstín světla. Ta by měla by měla být v aktivní části nad hodnotou 5 300 K, ale nikoliv přes 6 000 K. Tento odstín nese název „denní bílá“.
  • Ráno a v pozdním odpoledni, kdy je slunce níže nad obzorem je možné použít světlo s teplotou chromatičnosti 3 300-5 300 K (odstín „neutrální bílá“).
  • Po setmění je vhodnější slabší světlo teplejšího odstínu (2 700-3 300 K, tj. teplá bílá).
  • V noci je třeba spát v temné místnosti, tj. pořídit si zatemňovací závěsy a eliminovat všechny zdroje světla, včetně např. kontrolek elektroniky.

Naopak nevhodně zvolené osvětlení působí na tělo rušivě, přetěžuje oči a podporuje produkci stresových hormonů. Na kvalitu osvětlení přitom dobře reagují zejména děti, u kterých se to dokonce může projevit i na školních výsledcích.

 

Další faktory ovlivňující cirkadiánní rytmy

Snad každému je jasné, že když se bude večer nalévat kávou, může očekávat problém s usínáním. Poměrně výraznou roli ovšem může hrát i špatné načasování jídla. Zvláště konzumace potravy pozdě večer a v noci přispívá k rozladění cirkadiánních rytmů, a může způsobit nejen nespavost, ale i obezitu. Výzkumy ostatně prokázaly, že jídlo konzumované v pozdních večerních hodinách vede k vyššímu přibývání na váze než jídlo stejné kalorické hodnoty snědené v průběhu dne. Příjem potravy je proto důležité směřovat výhradně do denních či brzkých večerních hodin.

Dalším důležitým faktorem je fyzická aktivita, která ovlivňuje vnitřní hodiny přímo na molekulární úrovni. Při sportu se například zvyšuje aktivita enzymu AMPK, který je mj. nezbytný pro vstřebávání glukózy z krve do svalů, a tento enzym následně ovlivňuje aktivitu genů podílejících se na chodu vnitřních hodin.

Již poměrně dlouho je známo, že cirkadiánní rytmy ovlivňují fyzickou výkonnost – například síla je v pozdním odpoledni obvykle vyšší než ráno, a oxidativní kapacita, která je důležitá pro vytrvalce, dokonce vrcholí ve večerních hodinách. Platí to ale i obráceně – zatímco pohybová aktivita v ranních hodinách podpoří fungování metabolismu, a tím i duševní a fyzickou svěžest, vyšší zátěž v pozdních večerních hodinách může cirkadiánní rytmus rozladit a narušit usínání.

Právě vliv načasování zátěže na energetický metabolismus přitom může ovlivnit jak fyzickou výkonnost, tak i ochotu těla hubnout či přibírat na váze. Nedávný výzkum na myších krmených vysokotučnou stravou například prokázal, že ty, které absolvovaly fyzickou aktivitu v pozdním odpoledni, přibývaly na váze méně než ty, které si cvičení odbyly ráno. Další zajímavý výzkum na myších pak ukázal, že velké narušení cirkadiánních rytmů vede k výraznému zhoršení vytrvalostní výkonnosti – zvířata, jimž byl uměle prodloužen vnitřní den na více než 27 hodin dosahovala v testu běhu na pásu o 49 % horších výkonů! Na druhou stranu to ale bylo právě fyzické cvičení, které v dalším výzkumu dokázalo u myší narušení cirkadiánní rytmy během čtyř týdnů srovnat.

 

Terapeutické možnosti světla

Vraťme se ale zpět ke světlu coby nejvýznamnějšímu faktoru v regulaci vnitřních hodin. Kromě výše zmíněných zásad „světelné hygieny“ existuje ještě jedna velice silná zbraň pro regulaci cirkadiánních rytmů a léčbu řady obtíží, a tou je světelná terapie pomocí simulátorů slunce.

Simulátor slunce neboli světelný box je v speciální lampa, která vydává velmi jasné světlo – mělo by jít o světlo bílé, ideálně plnospektrální. Její použití je velmi jednoduché: stačí být každý den po určitou dobu v její blízkosti (obvykle 30 minut), a přitom dělat v podstatě cokoliv – číst, pracovat na počítači, cvičit… Účinnost světelné terapie je velmi vysoká zejména při psychických potížích, prokázán ale byl i vliv u nemocí těla.

Světelná terapie je schválenou metodou léčby, která, pokud probíhá na specializovaných pracovištích, je u vybraných diagnóz hrazená zdravotní pojišťovnou. Existují však i simulátory slunce pro domácí použití.

A při kterých problémech může pomoci?

 

Sezónní afektivní porucha (SAD)

Této nemoci se říká také „zimní deprese“, ale zdaleka při ní nejde jen o depresi. Jak už jsme zmínili, jde o komplex potíží zahrnujících únavu, zvýšenou potřebu spánku, depresi, ztrátu motivace, nechuť k sociálním kontaktům, přibývání na váze, zhoršení fyzické a duševní výkonnosti a dalších příznaků, které se ovšem vyskytují výhradně na podzim a v zimě. Hlavní příčinou nemoci je nedostatek světla, a právě proto také světlo představuje nejefektivnější formu léčby.

Světelná terapie pomocí simulátorů slunce při SAD většinou dobře zabírá sama o sobě, bez nutnosti užívat antidepresiva či jiné léky. Pomáhá nejen lidem, kteří trpí SAD, ale i těm s mírnější formou potíží, kteří pociťují třeba jen zvýšenou únavu a ospalost. Nejúčinnější je zde působení světla v ranních hodinách. Světelnou terapii je pro větší efekt vhodné kombinovat s častým pobytem venku a pravidelnou pohybovou aktivitou mírné až střední intenzity.

 

Nespavost

Problémy se spánkem většinou souvisejí s narušením cirkadiánních rytmů. Základem by proto mělo být zásad „světelné hygieny“, při vážnějších potížích je opět vhodné zvolit silnější „kalibr“ v podobě simulátoru slunce. Vhodný čas použití závisí na typu potíží: V případě, že máme problém večer usnout, je ideální působení jasného světla v časných ranních hodinách, při velmi brzkém probouzení je naopak vhodné simulátor slunce využívat večer.

Velmi efektivní je světelná terapie při poruchách spánku a cirkadiánních rytmů u teenagerů. V tomto věku totiž dochází k výraznému zpomalení vnitřních hodin, takže dospívající mají tendenci chodit pozdě spát, obtížně usínají a ráno mají problém se vstáváním do školy. Toto rozlaďování vnitřních hodin navíc zvyšuje riziko vzniku psychických problémů. Využívá se zde působení jasného světla v ranních hodinách.

 

Práce na směny a jet lag syndrom

I dobře seřízené vnitřní hodiny někdy potřeba posunout – příkladem je práce na směny nebo jet lag syndrom, tedy potíže vznikající při přeletu více časových pásem.

Když chceme posunout vnitřní hodiny na dřívější čas, využíváme působení jasného světla ihned po probuzení a postupně okamžik probouzení posouváme dopředu. Při posunu na pozdější čas nám naopak pomůže jasné světlo ve večerních hodinách.

 

ADHD

Při poruše pozornosti spojené s hyperaktivitou je rozladění cirkadiánních rytmů velice časté, což může vést i k poruchám spánku. Pokud se vnitřní hodiny seřídí, projeví se to pozitivně i na příznacích ADHD. Základem je dbát na správné osvětlení během dne, dostatek pohybu na čerstvém vzduchu, s úspěchem zle použít i světelnou terapii v ranních hodinách.

 

Premenstruační syndrom (PMS)

Nepříjemné psychické a fyzické stavy ve dnech před menstruací lze rovněž zmírnit pomocí světla, a platí to i pro extrémní variantu PMS, tzv. premenstruační dysforickou poruchu. Nejúčinnější je tu používání simulátoru slunce po dobu jednoho týdne po ovulaci – to znamená začít cca 14. den po prvním dnu menstruace.

 

Nesezónní deprese

Terapii pomocí plnospektrálního simulátoru slunce lze s úspěchem využít i u klasických, nesezónních depresí a bipolární poruchy. Efektivní je zejména u chronických depresí, které trvají více než dva roky, a také u depresích v těhotenství, kdy se nedoporučuje užívání antidepresiv. Při depresi se světelná terapie aplikuje ráno, u bipolární poruchy spíše v poledne.

 

Světelná terapie u seniorů

S věkem dochází k zakalení oční čočky, takže do očí proniká méně světla, zvláště pak jeho modré složky, která je pro regulaci vnitřních hodin zásadní. Extrémní je to v případě šedého zákalu. Proto jsou senioři na nedostatek světla mnohem citlivější než lidé v mladším věku, a problém nastává zvláště v případě, kdy mají pohybové či jiné problémy, které jim znemožňují chodit ven. I z těchto důvodů jsou u seniorů častější jak problémy se spánkem, tak i poruchy nálad.

Světelná terapie pomůže u seniorů nejen zlepšit spánek, ale vhodná je také u Alzheimerovy a Parkinsonovy choroby. U osob s demencí zlepšuje nejen spánek, ale i mozkové funkce, a u Parkinsonovy choroby studie prokázaly její schopnost zpomalit degenerativní procesy v mozku a zlepšit pohybové funkce.

 

Zdroje informací

Ignacio Pacheco-BernalFernando Becerril-Pérez & Lorena Aguilar-Arnal. Circadian rhythms in the three-dimensional genome: implications of chromatin interactions for cyclic transcription. Clinical Epigenetics volume 11, Article number: 79 (2019)

Reinke H, Asher G. Crosstalk between metabolism and circadian clocks. Nature Rev Mol Cell Biol. 2019;20(4):227-41.

Kyriacou CP, Hastings MH. Circadian clocks: genes, sleep, and cognition. Trends Cogn Sci. 2010;14(6):259–67.

Kelly RM, Healy U, Sreenan S, McDermott JH, Coogan AN. Clocks in the clinic: circadian rhythms in health and disease. Postgrad Med J. 2018;94(1117):653–8.

West AC, Bechtold DA. The cost of circadian desynchrony: evidence, insights and open questions. Bioessays. 2015;37(7):777–88.

The Endocrine Society. „Eating later in the day may be associated with obesity.“ ScienceDaily. ScienceDaily, 23 March 2019. <www.sciencedaily.com/releases/2019/03/190323145204.htm

B.A. Hodge, X. Zhang, M.A. Gutierrez-Monreal, Y. Cao, D.W. Hammers, Z. Yao, C.A. Wolff, P. Du, D. Kemler, A.R. Judge, K.A. EsserMYOD1 functions as a clock amplifier as well as a critical co-factor for downstream circadian gene expression in muscle. eLife, 8 (2019)

  1. Tahara, S. ShibataEntrainment of the mouse circadian clock: effects of stress, exercise, and nutrition

Free Radic Biol Med, 119 (2018), pp. 129-138,

  1. Kuusmaa, M. Schumann, M. Sedliak, W.J. Kraemer, R.U. Newton, J.P. Malinen, K. Nyman, A. Hakkinen, K. HakkinenEffects of morning versus evening combined strength and endurance training on physical performance, muscle hypertrophy, and serum hormone concentrations

Appl Physiol Nutr Metab, 41 (2016), pp. 1285-1294

J.H. Um, J.S. Pendergast, D.A. Springer, M. Foretz, B. Viollet, A. Brown, M.K. Kim, S. Yamazaki, J.H. ChungAMPK regulates circadian rhythms in a tissue- and isoform-specific manner

PLoS One, 6 (2011), Article e18450

D.M. Edgar, W.C. DementRegularly scheduled voluntary exercise synchronizes the mouse circadian clock

Am J Physiol, 261 (1991), pp. R928-R933

Christopher AWolff, Karyn AEsser. Exercise timing and circadian rhythms. Current Opinion in Physiology, Volume 10, August 2019, Pages 64-69

FUKSA, Antonín a kol. Chronobiologická fototerapie v praxi. 1. vydání. Praha: Blue step, 2015.

Anna Würtz Justice, Francesco Benedeti, Michael Terman. Chronotherapeutics for Affective Disorders – A Clinican´s Manual for Light and Wake Therapy. 2nd revised edition. S. Karger AG, 2013.

Eastman CI: Circadian rhythms and bright light: recommendations for shift work. Work and Stres 1990a

Lam RW: Seasonal Affective Disorder and Beyond, American Psychiatric Press, Inc., 1998

Lam RW, EM Tam: A Clinician´s Guide to Using Lihgt Therapy, Cambridge University Press, 2009

Norman E. Rosenthal. Winter Blues: Everything You Need to Know to Beat Seasonal Affective Disorder. The Guilford Press 2006

Masri S, Sassone-Corsi P. (2013). The circadian clock: a framework linking metabolism,epigenetics and neuronal functionNat Rev Neurosci. 2013 Jan;14(1):69-75.

Jürgen A. Ripperger, Martha Merrow (2011) “Perfect timing: Epigenetic regulation of the circadian clock”,  FEBS Letters, 585, 10, 2011, 1406-1411.

Mantele, S.; Otway, D.T.; Middleton, B.; Bretschneider, S.; Wright, J.; Robertson, M.D.; Skene, D.J.; Johnston, J.D. Daily rhythms of plasma melatonin, but not plasma leptin or leptin mRNA, vary between lean, obese and type 2 diabetic men. PLoS One 2012, 7, e37123

Anadi Martel. Light Therapies – A Complete Guide to the Healing Power of Light. Healing Art Press, 2018.

John Ott. Health and Light.John Ott Pictures. 1973

Zanechat odpověď
Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. *

Tato stránka používá Akismet k omezení spamu. Podívejte se, jak vaše data z komentářů zpracováváme..