Хронобіологія харчування та метаболізму JEM - Журнал харчової медицини
З одного боку, біологічна ритмічність відноситься до морфологічного рівня, що означає, що функціональні ритми можуть бути виявлені в області генів, клітин, органів і тканин, у цілому організмі і навіть популяціях. Другий рівень стосується різної тривалості періодів ритмів від мілісекунд до років. Існує зв'язок між тривалістю періоду та функціональним значенням ритмів. Біологічна ритмічність має завдання ендогенної та екзогенної синхронізації. Ендогенна синхронізація пов’язана з ритмами з тривалістю періоду менше 24 годин і, таким чином, служить для підтримання часового порядку між ритмічними фізіологічними функціями. Ритми тривалістю від 24 годин і більше мають завдання екзогенної синхронізації, тобто оптимальної адаптації ендогенних фізіологічних ритмів до ритмів природного середовища. Сформульоване Юргеном Ашоффом речення, згідно з яким людина є ритмічно структурованою істотою в ритмічно структурованому середовищі, це чітко виражає.
Хронобіологія прийому їжі
Терміни прийому їжі можуть впливати на масу тіла, концентрацію різних гормонів у плазмі, температуру тіла, кров'яний тиск, окислення субстрату та загальну кількість окисленого субстрату. Пік окислення вуглеводів і жирів настає швидше після ранкової їжі, ніж після однакової їжі ввечері. Термогенна дія білків більш виражена після ранкової їжі, ніж після вечірньої їжі. Загальновідомий факт, що вечеря частіше призводить до збільшення ваги, ніж ранкова, також підтверджується результатами хронобіології (2). Гормони та передавачі, які відіграють роль у регуляції голоду та ситості, мають циркадний ритм. Концентрація лептину в плазмі є високою протягом ночі і пов'язана зі зниженням голоду, тоді як вона низька вдень із відповідно сильнішим почуттям голоду (2).
Хронобіологія травлення
Рухова активність та секреція в шлунково-кишковому тракті схильні до коливань ритму дня, деякі з яких також враховуються у фармакотерапії. В основному моторика та секреція шлунково-кишкового тракту демонструють протилежну циркадну поведінку. Міжтравна та травна моторика нижче вночі, ніж вдень (3). Виробництво базальної шлункової кислоти найвище ввечері, а найнижче вранці. Це пов’язано з активністю парасимпатичної іннервації, оскільки цей циркадний ритм зникає після ваготомії. Базальний ритм секреції шлункової кислоти, однак, сильно перекривається прийомом їжі. Вживання їжі вдень призводить до більш помітного збільшення шлункової секреції, ніж вночі.
Добова система та ендокринний контроль метаболізму
Більшість гормонів, які беруть участь у регуляції енергетичного обміну, мають циркадні ритми. Прикладами є інсулін, глюкагон, адипонектин або лептин. Порушення добових ритмів цих регуляторів пов’язане із ожирінням, гіперінсулінемією, дисліпідемією, підвищеним ризиком діабету 2 типу та серцево-судинних захворювань (4). Добові ритми глюкози та інсуліну в плазмі регулюються супрахіазматичним ядром у гіпоталамусі і зникають при пошкодженні цієї структури. Ці ритми також тісно пов’язані зі зміною споживання їжі та поведінки. Щоденне збільшення концентрації глюкози у плазмі крові пов’язане із симпатичною та парасимпатичною іннервацією печінки.
Метаболічний баланс пов’язаний з інтеграцією метаболізму глюкози та жирів на рівні органів, і тому також залежить від синхронізації часу різних периферичних осциляторів, наприклад, у легенях, печінці або м’язах.
Хронобіологія метаболізму глюкози
Концентрація глюкози та інсуліну в плазмі показує найвище значення на початку періоду активності. Як і слід було очікувати, концентрація цих двох параметрів зменшується, коли немає їжі. Добовий ритм концентрації глюкози в плазмі зникає, але концентрація інсуліну залишається. З цього можна зробити висновок, що циркадний ритм концентрації інсуліну в плазмі крові не залежить від концентрації глюкози в плазмі, але, ймовірно, контролюється центральними нервовими органами.
Толерантність до глюкози демонструє подібний курс, як і концентрація глюкози в плазмі. Толерантність до глюкози краща на початку фази активності, ніж у кінці фази активності (5,6,7). Це впливає на реакцію як на пероральне, так і на внутрішньовенне введення глюкози. Циркадна поведінка толерантності до глюкози пояснюється відповідним ритмом чутливості до інсуліну. Це також може бути використано для примирення того факту, що людям, що відпочивають, глюкоза віддає перевагу вранці, тоді як жиру - ввечері. З цієї залежної від часу поведінки толерантності до глюкози робиться висновок, що висока концентрація глюкози в плазмі в ранкові години з високою чутливістю до інсуліну одночасно оптимально пристосовує організм до періоду активності, який вимагає швидкого енергозабезпечення.
У зв’язку з цим представляє інтерес дослідження Kräuchi та співавт. (8), в якому досліджували вплив багатої вуглеводами їжі вранці або ввечері на циркадну фазу серцевинної температури, частоту серцевих скорочень та вміст мелатоніну в слині. Після вечірнього прийому їжі, багатої вуглеводами, температура тіла та частота серцевих скорочень були статистично значно вищими порівняно з однаковим споживанням вуглеводів вранці, але вміст мелатоніну в слині зменшився. Автори розглядають постачання їжі як внутрішній таймер, на який різні циркадні системи по-різному реагують.
Хронобіологія жирового обміну
У зв'язку з циркадним режимом сну та ліпідним обміном існує гіпотеза, що циркадний ритм між поведінкою сну та неспання, тобто також між сном та споживанням їжі, частково пов'язаний зі швидкістю ліпогенезу під час фази активності та ліполізу у фазі відпочинку (9).
Час прийому їжі та циркадний ритм біосинтезу ендогенного холестерину
Були проведені дослідження щодо впливу часу споживання їжі на добовий ритм ендогенного біосинтезу холестерину. У дослідженні Cella et al. (11) порівняв ендогенний біосинтез холестерину в два різні періоди прийому їжі. Якщо їжа споживалась о 7:00, 11:50 та 16:40 (основна умова), максимум ендогенного біосинтезу холестерину становив між 2200 і 0200, мінімальний - близько 11:30. Якщо ж, з іншого боку, їжу приймали о 13:30, 18,20 та 23,10, максимум синтезу холестерину відбувався із затримкою на 6 годин у перший день, при цьому час мінімального синтезу не показував змін. На 2-й та 3-й день максимум синтезу холестерину змістився ще далі і відбувся лише через 8,6 години, тоді як час мінімального синтезу холестерину також змістився на 6,5 години. Отже, на циркадний ритм ендогенного біосинтезу холестерину впливає час споживання їжі.
Ще однією цікавою знахідкою цього дослідження було те, що за базової умови існує суворо негативна кореляція між циркадним ритмом біосинтезу ендогенного холестерину (максимум вночі) та секрецією кортизолу (максимум вранці). Ця кореляція втрачається, коли час прийому їжі зміщується, оскільки максимум синтезу ендогенного холестерину зміщується на більш пізній час доби, тоді як не спостерігається змін щодо часової структури секреції кортизолу.
Сезонна залежність параметрів харчування та обміну речовин
Деякі приклади сезонних параметрів метаболізму та харчування наведені в таблиці 3. Кілька додаткових зауважень покликані проілюструвати важливість циклічних коливань метаболічних параметрів. Активність ліпопротеїнової ліпази в жировій тканині та м’язах вища взимку, ніж влітку, хоча ця різниця більш виражена в жировій тканині, ніж у м’язах. Концентрація інсуліну в плазмі натще приблизно вдвічі вища восени, ніж навесні. Також є дані про циклічний ритм толерантності до глюкози та концентрації інсуліну. Значне збільшення відношення глюкози до інсуліну можна спостерігати восени порівняно з весною. Реакція інсуліну на пероральний прийом глюкози весною слабша і повільніша, ніж восени. Зрештою, концентрація HbA1 влітку приблизно на 0,4 відсотка нижча, ніж взимку, що свідчить про гіршу реакцію інсуліну взимку.
Не менш важливе практичне значення має той факт, що концентрація холестерину в плазмі чітко залежить від пори року, як це також показано на малюнку 1. Як причину цієї сезонності обговорюється перевиробництво печінки або зниження активності рецепторів ЛПНЩ.
Дані беруться з дослідження на хворих на курорти в попередній робочій групі автора цієї оглядової статті (12). Термін "початкові значення холестерину", показаний на малюнку, означає, що концентрація холестерину в плазмі крові учасників дослідження була визначена до початку лікування, і, отже, подальше лікування не впливало.
Висновок та резюме
Фактор часу в традиційній медицині не враховується достатньо. Це також підлягає критиці, оскільки стан здоров'я та хвороби слід оцінювати не лише на хіміко-морфологічній основі, але також слід звертати увагу на часову структуру людського організму. Під поняттям часової структури слід розуміти появу ритмічних явищ, що є характеристикою життєвих процесів усіх організмів. Ритмічні функції пов'язані, з одного боку, з різними морфологічними рівнями, а з іншого боку, з тим, що фізіологічні ритми мають різну тривалість періоду. Характеристикою здорового організму є хороша синхронізація ритмів всередині організму, а також з урахуванням часу з ритмічними вимогами природного середовища. Порушення часової структури пов’язані з функціональними порушеннями та захворюваннями.
В області харчування та обміну речовин дотримання часової структури відіграє важливу роль у вживанні їжі, травленні, енергетичному балансі, вуглеводному та жировому обміні та в ендокринній регуляції обмінних процесів. Ігнорування хронобіології харчування та метаболізму може призвести до причинно-наслідкових зв'язків з метаболізмом та захворюваннями, що залежать від харчування.
Ао. Ун-т-проф. Лікар. Вольфганг Марктль, GAMED - Віденська міжнародна академія цілісної медицини, Санаторій, вул. 2, 1140 Відень, електронна пошта: [email protected]
1) Стефан Ф.К .: “Інша” циркадна система: їжа як Цайтгебер. J.Biol. Ритми, (2002), 17, 284-292.
2) Garaulet M, Madrid JA: Хронобіологічні аспекти харчування, метаболічний синдром та ожиріння. Adv. Drug Deliv. Rev. doi 10 1016/j.addr. 2010.05.005.
3) Sanders SW a. Moore JG: Шлунково-кишкова хронофармакологія та терапевтичні наслідки. Фармацевт. (1992), 54, 1-15.
4) Стабблфілд Джей Джей а. Зелений CB: Циркадні годинники ссавців та метаболізм: орієнтація на харчові проблеми в ритмічному світі. В: Л. М. Гунц, вид. Циркадні годинники: роль у здоров’ї та хворобах. Спрінгер (2016) с. 153-174.
5) Agishi Y, Hildebrandt G: Хронобіологічні аспекти фізичної терапії та санаторно-курортного лікування. Знання Серія публікацій d. Ін-т реабілітації. і Балн. Бад Вільдунген, том 2, Ковач (1997).
6) La Fleur SE, Kalsbeek A, Wortel J, Fekkes ML a. Буййс Р.М .: Щоденний ритм у толерантності до глюкози. Роль супрахіазматичного ядра. Діабет (2001) 50, 1237-1243.
7) Корнеліссен Г.: Коли ви їсте питання: 60 років із хроніки харчування Франца Хальберга. The Open Nutriceuticals J. (2012) Suppl 1 - M2, 16-44.
8) Kräuchi K, Cajochen Chr., Werth E. a. Вірц - Справедливість: зміна внутрішніх циркадних фазових відносин після ранку проти вечірньої їжі, багатої вуглеводами у людей. J.Biol. Ритми (2002), 17, 364-376.
9) Дангуїр Дж: Зв’язок між їжею та сном. В. Довідник з фізіології Т. II, Фізіологія навколишнього середовища. Видання М. Дж. Фреглі а. CM листовий лід. Оксфордський ун-т. Press, 1996, с. 1375-1387.
10) Meier AH a. Бернс Дж. Т.: Циркадні гормонні ритми в регуляції ліпідів. Amer.Zool. (1976) 16, 649-659.
11) Калла Л.К., ван Коутер Е, ор. Schoeller DA: Вплив часу прийому їжі на добовий ритм синтезу холестерину у людини. Am.J. Фізіол. (1995), 269, E 878 - E 883.
12) Г. Штраус-Блаше, Ч. Екмекціоглу, В. Лейбетседер, В. Марктл,
Сезонна варіація ефектів зниження ліпідів комплексної санаторно-курортної терапії.
Дослідження, що доповнюють мед. Клас Naturheilkd. 10, 78-84 (2003)