Η ζωή μας ορίζεται από τον χρόνο. Αλλά το ξυπνητήρι που μας σηκώνει το πρωί και το ρολόι στο κινητό που μας δείχνει ότι έχουμε αργήσει στο ραντεβού μας, ουδεμία σχέση έχουν με το «φυσικό ρολόι». Στην πραγματικότητα, ο άνθρωπος είναι «ρυθμισμένος» βιολογικά με ένα πολύ αρχαιότερο κτύπημα που πιθανότατα άρχισε το «τικ -τακ» στην αρχή της Εξέλιξης. Πώς λειτουργεί το «αρχέγονο ρολόι», τι συμβαίνει με τους ανθρώπους οι οποίοι εργάζονται τη νύχτα και ποιές ασθένειες συνδέονται με αυτό;

Ενσωματωμένες στα γονίδια μας, και σχεδόν σε κάθε μορφή ζωής στη Γη, βρίσκονται οι οδηγίες ενός βιολογικού ρολογιού που σηματοδοτεί το πέρασμα περίπου 24 ωρών.

Το βιολογικό ρολόι, γνωστό ως  «κιρκαδικό ρολόι», σχετίζεται με τα «μοντέλα» του ύπνου (εν ολίγοις, τις συνήθειες μας), την εγρήγορση, τη διάθεση, τη σωματική δύναμη, την αρτηριακή πίεση και άλλα πολλά.

Όπως γράφει το theconversation.com, υπό κανονικές συνθήκες, βιώνουμε ένα 24ωρο «μοντέλο» φωτός και σκοταδιού. Το κιρκαδικό ρολόι μας χρησιμοποιεί το σήμα αυτό προκειμένου να ευθυγραμμίσει τον βιολογικό μας χρόνο με την ημέρα και τη νύχτα.

Στη συνέχεια προβλέπει τις διαφορετικές απαιτήσεις του 24ωρου και βελτιώνει τη φυσιολογία και τη συμπεριφορά πριν από τη μεταβολή των συνθηκών. Η θερμοκρασία του σώματος πέφτει, η πίεση του αίματος μειώνεται, όπως επίσης, μειώνονται οι γνωστικές επιδόσεις, ενώ, καθώς πλησιάζει η ώρα να πέσουμε για ύπνο, η κούραση μεγαλώνει. Παράλληλα, πριν από την αυγή, ο μεταβολισμός αλλάζει ρυθμό, με άλλα λόγια παίρνει μπρος ενόψει της αυξημένης δραστηριότητας μας που αρχίζει από τη στιγμή που ξυπνάμε.

Το κιρκαδικό ρολόι εξασφαλίζει ότι οι βιολογικές διεργασίες θα είναι στην κατάλληλη ακολουθία. Για να λειτουργούν σωστά τα κύτταρα, χρειάζονται τα σωστά υλικά στη σωστή θέση την κατάλληλη στιγμή.

Χιλιάδες γονίδια πρέπει να ενεργοποιηθούν και να απενεργοποιηθούν με τη σειρά και με αρμονία. Οι πρωτεΐνες, τα ένζυμα, τα λίπη, οι υδατάνθρακες, οι ορμόνες, τα νουκλεϊνικά οξέα και άλλες ενώσεις πρέπει να απορροφηθούν, να αναλυθούν, να μεταβολιστούν και να παραχθούν σε ένα ακριβές χρονικό πλαίσιο. Πρέπει να ληφθεί ενέργεια και στη συνέχεια να διατεθεί για ανάπτυξη, αναπαραγωγή, μεταβολισμό, μετακίνηση και κυτταρική επισκευή.

Όλες αυτές οι διαδικασίες, και άλλες πολλές, χρειάζονται ενέργεια και όλες πρέπει να γίνουν στη σωστή ώρα της ημέρας. Χωρίς το ρολόι, ο βιολογικός ρυθμός μας θα ήταν χαοτικός -η ζωή μας θα ήταν χαοτική. 

Η πρωτοποριακή έρευνα των Jeffrey Hall, Michael Rosbash και Michael Young, οι οποίοι απέσπασαν το βραβείο Νόμπελ Ιατρικής και Φυσιολογίας του 2017, έδωσε την πρώτη, σαφή κατανόηση για το πώς ένα βιολογικό ρολόι «χτυπάει» σε κάθε οργανισμό.

Οι τρεις ερευνητές «ξεκλείδωσαν» τον κώδικα του βιολογικού ρολογιού ερευντώντας μία … φρουτόμυγα.

Οι ανακαλύψεις τους εξηγούν με ποιον τρόπο τα φυτά, τα ζώα και οι άνθρωποι προσαρμόζουν τον βιολογικό τους ρυθμό ώστε να συγχρονίζεται με τις κινήσεις της Γης. 

Οι βραβευθέντες χρησιμοποίησαν μύγες για να απομονώσουν ένα γονίδιο που ελέγχει τον βιολογικό ρυθμό και απέδειξαν πως αυτό το γονίδιο κωδικοποιεί μία πρωτεΐνη που συσσωρεύεται στα κύτταρα, κατά τη διάρκεια της νύχτας και αποικοδομείται, κατά τη διάρκεια της μέρας.

Πώς λειτουργεί το «ρολόι»

Στην καρδιά του ρολογιού βρίσκεται ένας «αρνητικός βρόχος ανάδρασης» ο οποίος λειτουργεί με την εξής σειρά: Τα γονίδια του ρολογιού παράγουν μηνύματα τα οποία μεταφράζονται σε πρωτεΐνες.

Οι πρωτεΐνες αλληλεπιδρούν για να σχηματίσουν σύμπλοκα και μετακινούνται από το κυτταρόπλασμα στον πυρήνα αναστέλλοντας τα ίδια τους τα γονίδια.

Τα συμπλέγματα ανασταλτικών πρωτεϊνών διασπώνται και τα γονίδια του ρολογιού είναι πλέον ελεύθερα για να παράξουν περισσότερα μηνύματα και φρέσκια πρωτεΐνη. Ο κύκλος αυτός συνεχίζεται καθημερινά.

O βρόχος αρνητικής ανάδρασης, σε σχεδόν 24ωρη βάση, παράγει και αποδομεί πρωτεΐνες καθορίζοντας την εσωτερική βιολογική μας ημέρα.

Με βάση τα ευρήματα των Hall, Rosbash και Young στη φρουτόμυγα, παρόμοια γονίδια ρολογιών εντοπίστηκαν σε ποντίκια, ανθρώπους και πολλά άλλα ζώα. Συνεπώς, το βιολογικό ρολόι που «χτυπάει» σε εμάς είναι γενικά παρόμοια με τα ρολόγια που υπάρχουν στα έντομα, τα ψάρια, τα πουλιά.

Τώρα πλέον γνωρίζουμε ότι οι προτιμήσεις των ανθρώπων στην ημέρα ή τη νύχτα, οι άνθρωποι που αυτοπροσδιορίζονται ως «πρωινοί» ή «νυχτερινοί» τύποι, σχετίζονται με μικρές αλλαγές σε ορισμένα από τα γονίδια του «ρολογιού» που είτε επιταχύνουν, είτε επιβραδύνουν τους κιρκαδικούς ρυθμούς μας.

«Do not disturb»

Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο λειτουργούν τα κιρκαδικά ρολόγια και ο κεντρικός ρόλος που διαδραματίζουν στη βιολογία μας, έχει προσφέρει σημαντικά συμπεράσματα, όχι μόνο όσον αφορά την εκτίμηση ότι όταν διαταράσσονται οι κιρκαδικοί ρυθμοί, η υγεία και ευημερία μας μπορούν να επηρεαστούν σοβαρά έως και να απειληθούν.

Για παράδειγμα, οι εργαζόμενοι σε νυχτερινές βάρδιες προσπαθούν να κοιμηθούν κατά τη διάρκεια της ημέρας, αλλά ο ύπνος είναι συνήθως μικρότερος σε διάρκεια και χειρότερος από ό,τι ο ύπνος κατά τη διάρκεια της νύχτας, επειδή, παρόλο που είναι απελπιστικά κουρασμένοι, το κιρκαδικό σύστημα δίνει εντολή στο σώμα να μείνει ξύπνιο.

Στη συνέχεια δουλεύουν τη νύχτα σε μια «στιγμή» κατά την οποία το κιρκαδικό σύστημα έχει προετοιμάσει το σώμα για ύπνο, οπότε η εγρήγορση και η απόδοση είναι χαμηλές. Στην πραγματικότητα, εργάζονται όταν είναι σε υπνηλία και κοιμούνται όταν δεν είναι.

Επίσης, η βραχυπρόθεσμη διακοπή του κιρκαδικού ρυθμού μπορεί να έχει σοβαρές αρνητικές επιπτώσεις στη μνήμη, την επίλυση προβλημάτων, τις συναισθηματικές αντιδράσεις και την προσοχή. Επιπλέον, τα χρόνια νυκτερινής εργασίας έχει αποδειχθεί ότι αυξάνουν τον κίνδυνο καρδιακών παθήσεων, λοιμώξεων, καρκίνου, διαβήτη τύπου 2 και παχυσαρκίας.

Η διαταραχή του βιολογικού μας ρυθμού αποτελεί επίσης χαρακτηριστικό μερικών από των πιο δύσκολων ασθενειών της εποχής μας. Η σχιζοφρένεια, η διπολική διαταραχή και η κατάθλιψη, νευρολογικές διαταραχές όπως το Αλτσχάιμερ, το εγκεφαλικό επεισόδιο και η πολλαπλή σκλήρυνση, αναπτυξιακές διαταραχές όπως ο αυτισμός και σοβαρές οφθαλμολογικές παθήσεις (συμπεριλαμβανομένης του καταρράκτη) παρουσιάζουν διαταραχές του κιρκαδικού ρυθμού.

H περαιτέρω έρευνα του κιρκαδικού ρολογιού και των διαταραχών της λειτουργίας του, θα βοηθήσει στην ανάπτυξη νέων φαρμάκων και θεραπειών που θα βοηθήσουν στη ρύθμιση της εσωτερικής μας ώρας σε όλο το φάσμα της υγείας.