Внутренние часы нашего организма управляют не только тем, в какое время суток нам хочется спать. Они определяют, как действует наша иммунная система и как мы излечиваемся. Мы можем использовать это для того, чтобы стать здоровее. Русская служба Би-би-си решила разобраться в этом.
Посмотрите повнимательнее на кожу своего предплечья. Ущипните себя за руку. Возможно, все выглядит и ощущается так же, как было 12 часов назад. Но если вы порежете или обожжете руку, кожа заживет в два раза быстрее, если повреждение нанесено в дневные часы — в сравнении с ночью.
И это касается не только кожи. Если вы собираетесь на сезонную прививку от гриппа, лучше это делать с утра — ваш организм вырабатывает более чем в четыре раза больше защитных антител, если прививка сделана между 9 и 11 утра — по сравнению с тем, как было бы шесть часов спустя.
А вот если вам предстоит операция на сердце, тут все не так: перспективы выздоровления будут значительно лучше, если вы ляжете на операционный стол днем, после двенадцати.
Суточные ритмы, управляющие работой клеток и тканей (их называют циркадными ритмами), судя по всему, диктуют темпы нашего восстановления после инфекции или травмы.
«Днем мы физиологически совсем иные, чем ночью», – говорит Тами Мартино, директор центра сердечно-сосудистых исследований Гуэлфского университета в провинции Онтарио (Канада). Мартино хочет найти способ применить знание об этом в медицине и ветеринарии.
От рака до кардиологии, от артрита до аллергии — понимание того, как работают эти ритмы, может привести к тому, что прием лекарств и оперативные вмешательства будут осуществляться только в определенное время. То самое время, в которое они будут наиболее эффективны для данного пациента и причинят минимум вреда.
Помогая этим ритмам, усиливая их, мы сможем ускорять процесс выздоровления и сглаживать физические симптомы болезни.
«С моей точки зрения, циркадная медицина может раз и навсегда изменить то, как мы боремся за здоровье человека, — говорит Мартино. — В этом смысле она находится в том же ряду, что и генная терапия, стволовые клетки и искусственный интеллект — то есть одна из многообещающих новых технологий борьбы с глобальным бременем болезней».
Идея, что наша физиология различается от часа к часу, совсем не нова. Знаменитый Гиппократ наблюдал на протяжении суток усиление и ослабление симптомов болезни. В традиционной китайской медицине описываются пики жизненной силы отдельных органов в разные часы — у легких между 3 и 5 утра, у сердца между 11 и 13-ю, у почек между 17 и 19 часами и так далее.
Нынешний возобновившийся интерес к влиянию наших внутренних часов на болезнь и лечение связан с растущим числом исследований в этой сфере.
Подстраивая наши потребности, поведение и биохимию, эти ритмы готовят нас к ежедневным событиям в окружающей среде, которые и сами диктуются суточным циклом света и темноты.
Когда речь идет о выздоровлении, есть веская причина тому, почему днем оно идет быстрее, чем ночью.
«Наши клетки эволюционировали так, чтобы заживлять раны более эффективно именно в то время, когда те с большей вероятностью могут быть нанесены», – объясняет Джон О’Нил, циркадный биолог лаборатории молекулярной биологии Совета медицинских исследований в Кембридже (Великобритания).
«Если вы человек, то крайне маловероятно, что рана будет вам нанесена посреди ночи, когда вы спите. А вот в течение дня такое вполне может случиться», – говорит эксперт.
Его исследования показали, что фибробласты (клетки, помогающие восстанавливать поврежденные ткани, синтезируя компоненты межклеточного вещества), в дневное время быстрее мигрируют в место раны.
«Мы неизменно обнаруживали, что днем рана заживала почти в два раза быстрее», – отмечает О’Нил.
Затем они проанализировали уже имеющиеся данные по ожогам и выяснили, что у тех, кто получил ожог в ночное время, он заживал примерно на 11 дней дольше, чем у тех, у кого это случилось днем.
Наша иммунная система, ее реакция на заражение инфекцией тоже зависит от биологических ритмов.
На первый взгляд такая зависимость от времени суток может показаться странной, говорит Рейчел Эдгар, вирусолог из Лондонского имперского колледжа. Но, возможно, эта особенность развилась из-за необходимости защитить нас от перевозбуждения иммунной системы.
«Если реакция на воспаление слишком сильная, вам надо уметь ее контролировать — иначе она сама по себе может нанести вам много вреда», – говорит Эдгар, которая исследует взаимосвязь между циркадными ритмами и вирусными инфекциями, такими как герпес.
Во время одного из экспериментов она обнаружила, что если мышей заражают в начале периода отдыха (поскольку мыши — ночные животные, это попадает на раннее утро), то вирус герпеса воспроизводит себя в десять раз интенсивнее, чем при заражении мышей, находящихся в начале активной фазы.
Все это говорит о том, что дело не только в изменении активности иммунной системы. Суточные ритмы инфицированных клеток тоже влияют на масштаб заражения вирусом.
На то же указывают результаты недавнего исследования, проведенного на людях: реакция на прививку от гриппа была сильнее, если ее делали утром (по сравнению с днем).
Так-то оно так, но утверждать, что есть какое-то одно оптимальное время для того, чтобы заболеть, было бы упрощением, предостерегает Эдгар.
«Для разных инфекций время будет разное», – говорит она. Возьмем, к примеру, сепсис — мощный и опасный для жизни ответ организма на инфекцию. Его можно вызвать, введя в кровь молекулы, собранные на поверхности бактерий.
Если вы сделаете это мышам во время их «ночи», только 20% из них выживут. Если же это сделать в период их активности, то выживет более 90%.
Результаты этих исследований открывают новые захватывающие перспективы в лечении инфекционных заболеваний.
«Если нам известно, что вирус распространяется на соседние клетки в определенное время, то мы могли бы применять антивирусные препараты именно тогда, когда они наиболее эффективны», – говорит Эдгар.
«Это снизило бы нужное количество препаратов, и пациентам бы от этого было легче».
Но это еще не все преимущества. Более половины тех лекарств, которые ВОЗ включает в список основных (250 лекарственных средств, которые должны быть в любой больнице мира), сталкиваются с поведением молекул, подчиняющимся внутренним часам клеток организма. Так что они могут быть более или менее эффективны при приеме в разное время суток.
В числе этих лекарств — такие распространенные обезболивающие, как ибупрофен и аспирин, а также средства, регулирующие кровяное давление, лекарства от язвенной болезни, астмы и рака.
Во многих случаях период полувыведения у этих лекарств составляет менее шести часов, то есть они не остаются в организме достаточно долго для того, чтобы успеть застать самое оптимальное время, если были приняты в «неудачное».
Например, валсартан, популярное лекарство для лечения гипертонии, на 60% эффективнее, если принимается вечером, а не утром. Аспирин тоже более эффективен вечером, как и многие антигистаминные таблетки против аллергии.
Одно из недавних исследований показало, что и лучевая терапия тоже может быть более эффективной, если проводится днем, а не утром.
Впрочем, все не так просто, как кажется. Стоимость клинических испытаний, если мы решим начать систематические исследования лекарств на правильное время их приема, окажется запредельной.
Возникнет и проблема с тем, как убедить пациентов принимать лекарства именно в лучшие для этого часы.
О’Нил и другие ученые подозревают, что это — основные причины того, что фармацевтические компании, несмотря на явный интерес к так называемой хронотерапии, не спешат заняться ей.
Циркадные ритмы у всех разные. Кто-то жаворонок, кто-то сова. Значительная часть людей работает по ночам, что может влиять на биоритмы и на здоровье в целом.
И до сих пор не придумали, как быстро и просто проверить, где точно находятся стрелки ваших внутренних часов в определенную минуту.
С больницами тоже проблема. Во многих современных зданиях — маленькие окна, и искусственное освещение включено день и ночь, что плохо влияет и на сон пациентов, и на их биоритмы.
Сбитые или стертые ритмы — распространенное явление среди пациентов больниц. Усугубляя проблему, определенные лекарства — например, морфин, — тоже могут изменять ход циркадных часов, не говоря уже о том, что на здоровый сон пациентов (необходимый для скорейшего выздоровления) влияют боль, беспокойство и шум. Поневоле задумаешься, насколько всё это препятствует не только выздоровлению, но и выживанию пациентов.
Наиболее убедительно это выглядит на примере пациентов с заболеваниями сердца. Как и у других систем, ткани сердечно-сосудистой системы подчиняются четкому циркадному ритму.
Наш пульс и артериальное давление понижаются, когда мы спим, но резко вырастают при пробуждении. Наши тромбоциты (маленькие кровяные пластинки, играющие, среди прочего, важнейшую роль в заживлении и регенерации поврежденных тканей) в течение дня более «липкие». А уровень таких гормонов, как адреналин, сжимающий наши сосуды и заставляющий сердце биться чаще, тоже выше днем.
Эти циркадные вариации влияют на то, в какое время происходят серьезные сбои в сердечно-сосудистой системе, например, инфаркты.
«Если вы понаблюдаете за тем, как люди попадают в больницу с сердечными приступами, вы увидите, что чаще всего это с ними случается между 6 утра и полуднем», – говорит Мартино. Время приступа также может влиять на то, как быстро мы сможем восстановиться после инфаркта.
Одно недавнее исследование показало, что для тех, кто перенес операцию по замене сердечного клапана, вероятность того, что в следующие 500 дней с ними случится серьезный сердечный приступ, зависит от времени суток, когда проводилась хирургическая операция. Если операцию сделали днем, риск уменьшается вдвое (по сравнению с утренней операцией).
Как подсчитали исследователи, если бы операция всегда делалась днем, то это позволило бы избежать одного серьезного осложнения у каждого 11-го пациента.
Из других исследований стало ясно, что лучшие шансы на выживание после операции на сердце и на скорейшую выписку из больницы имеют те пациенты, кто проводил больше времени при дневном свете.
Опыты на животных помогают понять, почему это так. Когда Мартино и ее коллеги проводили исследования на мышах, симулируя инфаркты, оказалось, что при дневном свете гораздо большее количество иммунных клеток определенного типа мобилизуется в сердце, ткань которого в итоге заживала быстрее.
Те же мыши, чьи циркадные ритмы были нарушены (как у некоторых пациентов в больнице), с большей долей вероятности погибали от некроза участка сердца.
Дальнейшие исследования обнаружили разницу в типе и количестве иммунных клеток, которые внедряются в поврежденную ткань сердца — в зависимости от времени суток, когда случился инфаркт.
«В некоторых отделениях интенсивной терапии освещение по ночам приглушается, но так происходит не везде, — говорит Мартино. — Например, если люди попадают в больницу с инфарктом или инсультом, а мест в палатах нет, им приходится проводить ночь в коридоре, при ярком освещении».
«Их сон нарушается, циркадные ритмы сбиваются — и это происходит в первые же дни, которые так важны для дальнейшего хода лечения».
Что же делать? Одно из решений — назначать операции на те часы, когда организм находится в наиболее подходящем для этого состоянии.
Для операций на сердце это может быть день, но время для других хирургических вмешательств может отличаться.
Например, О’Нил, исследуя, как заживают раны, выяснил, что на полученных в дневное время образуется больший рубец из-за выработки большего количества коллагена.
«С точки зрения косметической хирургии — это аргумент за то, чтобы делать операции вечером. Заживать будет дольше, но шрамы будут не такие заметные», – размышляет он, подчеркивая, однако, что пока еще никто это не проверил.
Еще одно решение — установка систем циркадного освещения, которые варьируют яркость в зависимости от времени суток, имитируя естественный свет.
В больнице Глоструп в Копенгагене врачи измеряют влияние такой системы в палате для реабилитации больных после инсульта. Пока данные говорят о том, что у пациентов там снижен уровень тревоги и депрессии и более стабильные циркадные ритмы, чем у тех, кто находится в палате с обычным освещением.
Возможно, даже удастся создать лекарства, способные стабилизировать циркадные ритмы у пациентов больниц — или приостанавливать их на время, достаточно долгое для того, чтобы провести операцию в оптимальные часы для последующего восстановления. Такие молекулы сейчас уже тестируются на животных, и результаты обнадеживающие.
«Я предвижу, что в будущем мы будем применять циркадные таблетки и лечить сердечные заболевания отсутствием или присутствием света», – говорит Мартино.
Свет, сон и точное время — мы часто воспринимаем это как должное, но эти три самые элементарные вещи обладают потенциалом преобразить здравоохранение.
