250 000 lat temu człowiek odkrył, że może wzniecić ogień, 5 000 lat temu wynaleźliśmy świece, 250 lat temu zaświeciły pierwsze gazowe lampy uliczne a 120 lat pierwsze elektryczne. Ludzka maszyna jest dziennym stworzeniem, którego oczy zaadaptowały się do życia w świetle. Dlatego nauczyliśmy się jak dla naszego komfortu wypełnić światłem ciemności nocy.

Nasze dzisiejsze ostatnie spotkanie z cudowną ludzką maszyną nie będzie jednak dotyczyło fenomenu mózgu, który jest przyczyną tych oto wynalazków. Dzisiaj chciałabym opowiedzieć wam o tym jak czas wpływa na zdrowie niezwykłej ludzkiej maszyny, czas odmierzany dniem i nocą, i ich niezmiennym od wieków cyklem powtarzanym co 24 godziny. Zanim człowiek odkrył ogień i wynalazł elektryczność połowa Ziemi była spowita ciemnością rozświetlaną jedynie światłem księżyca i gwiazd. W takich warunkach miała miejsce ewolucja człowieka. Czy jakieś znaczenie ma fakt, że noc współczesnego człowieka ma inny wymiar?

Życie niezwykłej ludzkiej maszyny jest precyzyjnie zorganizowane, biologią jej poszczególnych organów rządzą ściśle określone prawa, wszystko jest ułożone w zadziwiającą sieć powiązań i wzajemnych zależności już od samego poczęcia zgodnie z instrukcjami zapisanymi unikatowym kodem w genach. Do przestrzennej i funkcjonalnej organizacji ludzkiej maszyny dołącza się jeszcze element czasu, 24-rogodzinny cykl, któremu podlegają wszystkie organy, cykl który jest konieczny, by ta misterna sieć powiązań mogła funkcjonować prawidłowo przez wiele lat. Zjawisko to nazywane jest rytmem okołodobowym, a steruje nim wewnętrzny oscylator nazywany zegarem biologicznym.

Jeśli z jakichś powodów jesteśmy zmuszeni do czuwania w nocy, czujemy się wyraźnie zmęczeni, jednak nad ranem mimo braku snu siły nam ponownie wracają. Dzieje się tak ponieważ około godziny 23 zegar biologiczny mówi nam „czas spać” a około 7 rano - „czas się obudzić”. Pierwszy eksperyment, który dowiódł istnienia zegara biologicznego w organizmach żywych został przeprowadzony na roślinie o nazwie mimoza. Zauważono, że w trakcie dnia mimoza ma otwarte i uniesione liście, a w czasie nocy jej liście są opuszczone i złożone. Pierwotnie uważano, że jest to typowa reakcja na światło. Kiedy jednak roślinę umieszczono na kilka dni w całkowicie ciemnym pomieszczeniu okazało się, że jej liście zachowują się podobnie – mimo braku dostępu do światła roślina „wiedziała”, że w trakcie dnia ma rozłożyć liście, a wraz z nastaniem nocy złożyć je.

Obecnie wiadomo już, że wprawdzie światło również u ludzi jest ważnym czynnikiem regulującym rytm dobowy jednak rytmiczność zmian w funkcjonowaniu naszego organizmu nie zależy od otaczających warunków świetlnych, zależy za to od naszego zegara biologicznego.

Zegar biologiczny jest zadziwiająco precyzyjny i ma zdolność do samopodtrzymywania swojej aktywności. Oznacza to, że mimo braku zewnętrznych czynników, z którymi zegar biologiczny jest zsynchronizowany nadal działa z tą samą precyzją. Jest zlokalizowany jest w SCN (ang. suprachiasmatic nucleus), grupie komórek w podwzgórzu. W „trenowaniu” zegara biologicznego, tzn. w uczeniu go kiedy ma włączać tryb nocny i dzienny biorą udział specjalne komórki odbierające bodźce świetlne i wysyłające je do SCN.

Do niedawno uważano, że zegar biologiczny w naszym mózgu zarządza zegarami biologicznymi każdego z organów. Jednak rozwój nauk biomolekularnych rzucił nowe światło na ten temat. Okazało się, że komórki pochodzące z różnych organów, hodowane na szalkach nadal wykazują rytmiczność dobową w ekspresji genów mimo, że będąc wyizolowane na szalce nie mają żadnej łączności z SCN.

Obecnie wiadomo, że 30% genów człowieka jest regulowanych zgodnie z rytmem okołodobowym. Najnowsze badania wskazują, że wiele genów odpowiedzialnych za schorzenia metaboliczne jest regulowanych przez zegar biologiczny.

Geny związane z zegarem biologicznym w trakcie doby zmieniają przestrzenną organizację DNA i w ten sposób wpływają na ich aktywność. Dotyczy to np. genów odpowiedzialnych za metabolizm glukozy czy metabolizm cholesterolu. Zaburzenia w funkcjonowaniu tych genów mogą prowadzić do takich schorzeń, jak otyłość, insulinooporność czy nadciśnienie tętnicze. Zegar biologiczny reguluje również działanie genów behawioralnych, odpowiedzialnych za takie zaburzenia, jak bezsenność, depresja, schorzenia psychiatryczne, skłonność do uzależnień. Jako zaburzenia funkcjonowania zegara biologicznego wymienia się również schorzenia autoimmunologicze, jak zapalenie stawów i zapalenie jelit, a nawet zaburzenia płodności.

Jednym z przejawów działania zegara biologicznego jest wskazywanie naszemu organizmowi pory na sen, która fizjologicznie powinna przypadać na okres ciemności. Sen postrzegamy z reguły jako okres spowolnienia działania organizmu. Wbrew pozorom jednak sen jest bardzo aktywnym okresem. Dzięki niemu czujemy się wypoczęci i silniejsi ale nie oznacza to, że w tym czasie nasze komórki „śpią”.

U człowieka w trakcie snu możemy wyróżnić dwie przeplatające się między sobą fazy: NREM (ang. non-rapid eye movement), czyli fazę charakteryzującą się wolnymi ruchami gałek ocznych, tzw. sen głęboki i REM (ang. rapid eye movement), czyli fazę gwałtownych ruchów gałek ocznych. W fazie NREM ulega spowolnieniu metabolizm, spada ciśnienie krwi i temperatura ciała, zwalnia oddech i rytm serca, nerki produkują mniej moczu, pokarm w jelitach przesuwa się wolniej. Jednak w trakcie NREM niektóre procesy przebiegają szybciej niż w fazie czuwania, wzrasta poziom niektórych hormonów, szybciej przebiegają procesy naprawcze, jest to faza snu, w której ma miejsce regeneracja naszego ciała. Z kolei w trakcie fazy REM ma miejsce regeneracja centralnego systemu nerwowego.

Architektura snu, czyli długość trwania następujących po sobie kolejnych jego faz oraz liczba cykli, których potrzebuje dana osoba by wypocząć nocą, czyli zapotrzebowanie na sen są indywidualną cechą uwarunkowaną genetycznie. Rytmowi okołodobowemu podlega cała natura, wszystkie rośliny i zwierzęta. Zwierzęta prowadzące nocny tryb życia jedzą i są aktywne gdy jest ciemno. W ciągu dnia śpią i odpoczywają. Z kolei zwierzęta aktywne w ciągu dnia jedzą tylko w dzień, a w nocy śpią. Człowiek jest jedynym gatunkiem na kuli ziemskiej, który notorycznie ignoruje swój zegar biologiczny. Jemy, pracujemy i bawimy się zarówno w dzień, jak w nocy.

Bardzo wiele mówi się o negatywnym wpływie na nasze zdrowie niewłaściwego odżywiania, braku aktywności fizycznej, niedoboru słońca, chemicznego zanieczyszczenia żywności i środowiska naszego życia. Staramy się uwzględniać tą wiedzę planując posiłki i cały dzień, i jesteśmy przekonani, że prowadzimy higieniczny tryb życia. Jeśli jednak do późnej nocy spędzamy czas z wynalazkami współczesnego świata, siedzimy do późna przed komputerem, jesteśmy ciągle pod telefonem, korzystając z dobrodziejstwa elektryczności w nocy wykonujemy czynności które wymagają światła, a do tego w ciągu dnia pracujemy w pomieszczeniach z niedoborem światła słonecznego nasz styl życia jest daleki od higienicznego. Postęp techniczny, który dał nam elektryczność i oferuje coraz to nowe udogodnienia w postaci urządzeń elektrycznych ma swoją cenę. Ciągłe ignorowanie zegara biologicznego i brak snu, jak również sen przerywany czy sen w nieodpowiednich warunkach, skutkuje nie tylko uczuciem zmęczenia ale przede wszystkim jest poważnym zamachem na nasze zdrowie.

Badania naukowe pokazują, że niedobór snu zaburza poziom hormonów odpowiedzialnych za uczucie głodu i sytości, greliny i leptyny, w efekcie skutkuje zaburzeniami łaknienia i otyłością. Zarówno zbyt mało, jak i zbyt dużo snu mogą zwiększać ryzyko cukrzycy typu 2. Stwierdzono ponadto, że jeśli śpimy odpowiednio dużo i odpowiednio dobrze nasz system immunologiczny jest silniejszy. Niezwykle ważnym aspektem związanym z niedoborem snu jest upośledzenie radzenia sobie ze stresem. W trakcie dnia wielokrotnie wzrasta w naszym organizmie poziom hormonu stresu, kortyzolu. W efekcie przyspiesza akcja serca, rośnie ciśnienie krwi, mięśnie są napięte, procesy trawienne ulegają upośledzeniu a w mózgu zachodzą poważne zmiany biochemiczne. Sen jest szansą na przywrócenie normalnego poziomu kortyzolu i uregulowanie zaburzeń, które wywołuje. Badania pokazują, że podczas snu ma miejsce usuwanie z centralnego układu nerwowego potencjalnie neurotoksycznych substancji, które akumulują się w płynie mózgowym w trakcie czuwania. Regularne zarywanie nocy skutkuje bólami głowy, podenerwowaniem i niestrawnością, a także depresją i nadciśnieniem.

Wokół dużych miast nocą widoczna jest poświata pochodząca od lamp ulicznych, oświetlonych budynków, czy przejeżdżających samochodów. Również w domach nawet przy zasłoniętych szczelnie oknach jesteśmy narażeni na nieustanne bodźce świetlne pochodzące z naszych urządzeń. „Zanieczyszczenie światłem” to nie tylko strata energii i zaburzenie pracy naukowców, ale również zaburzenie równowagi w naturze. Jedną z konsekwencji tego zaburzenia może być schorzenie, z którym od lat boryka się ludzkość, rak. Zaburzenia funkcjonowania zegara biologicznego przez świadome ignorowanie jego regulatorowej funkcji, jak również przez zaburzony np. nadmiarem światła w godzinach nocnych sen może powodować zwiększone ryzyko zachorowania na chorobę nowotworową. Za jedną z przyczyn podaje się zaburzenia w poziomie melatoniny, która oprócz tego, że jest jednym z czynników regulujących neurobiologiczne podstawy snu, również hamuje rozwój tumorów. Ponadto, melatonina neutralizuje wolne rodniki i spowalnia produkcję estrogenu, którego nadmiar może aktywować rozwój raka.

Okazuje się, że zmiana zwyczajów związanych z godzinami zasypiania i budzenia się w trakcie weekendu jest poważnym stresem dla naszego organizmu. Efekt weekendowej zmiany zwyczajów nocnych przyrównuje się do tzw. syndromu jet lag (zespół nagłej zmiany strefy czasowej). W jego efekcie mimo dłuższego wylegiwania się w łóżku w niedzielny poranek w ciągu dnia możemy odczuwać zmęczenie, a na dłuższą metę takie praktyki mogą sprzyjać wielu schorzeniom.