Время для инфекции

Жизнь человека, даже если он обитает в мегаполисе, подчинена солнцу. Мы можем вставать затемно и возвращаться домой уже ночью, но цикл «сон — бодрствование», совпадающий с циклом «день — ночь», у большинства людей сохраняется. И важно понимать, что от этого цикла в немалой степени зависит здоровье организма и, в частности, его уязвимость перед инфекциями. В преддверии очередного сезона простудных заболеваний, MedAboutMe разбирался, в какие часы суток человек особенно беззащитен перед внешними угрозами и как сохранить здоровье в условиях большого города?

Как узнать, есть ли аллергия и на какие аллергены?

Пройдите онлайн-тест, чтобы узнать есть ли у вас аллергия

Что такое циркадные ритмы?

Циркадными ритмами называются циклические изменения различных процессов, которые развиваются в организме и связаны со сменой ночи и дня. Практически все живое на нашей планете так или иначе приспособилось к ее постоянному вращению, то есть, к циклическим колебания освещенности.

Самый простой цикл — чередование сна и состояния бодрствования. Есть дневные животные, в число которых входит и человек — они спят по ночам и бодрствуют в светлое время суток. А есть множество ночных животных, которые живут ровно наоборот. Но когда живое существо бодрствует, в его организме превалируют одни процессы (накопление питательных веществ и др.), а когда спит — другие (переработка полученных веществ, процессы регенерации и др.). По предварительным оценкам, почти 15% всех генов человека подчиняются циркадным ритмам.

Гормоны ночи и дня

Циркадными ритмами управляют гормоны. Главным гормоном ночи является мелатонин. Он вырабатывается в эпифизе — участке головного мозга — только в темное время суток. А центр головного мозга, отвечающий за регулярные поставки гормонов, которые регулируют суточную активность — супрахиазматическое ядро. При нарушении режима «сон-бодрствование» меняется активность этого участка головного мозга, что отражается (негативно) на все организме.

Ночью также организм больше вырабатывает гормона роста (отвечает за размножение клеток и отложение гликогена в печени), но меньше адренокортикотропного гормона (отвечает за выброс в кровь гормонов стресса — адреналина и др.). Снижение АКТГ снимает накопившееся за день возбуждение и позволяет человеку заснуть.

Непосредственно перед моментом пробуждения организм вырабатывает глюкокортикоиды — гормоны, которые «встряхивают» нервную систему (кортизол и др.). Они повышают тонус сосудов, артериальное давление, частоту сердечных сокращений и при этом снижают свертываемость крови. Кстати, этим объясняется тот факт, что инфаркты и инсульты чаще всего происходят утром или в первой половине дня. Кроме того, кортизол ослабляет иммунную систему, а значит, ведет к росту уязвимости организма перед инфекциями.

Рассинхронизация и здоровье

Не все органы «слепо» подчиняются циркадным ритмам. Если перейти на ночные приемы пищи, то поджелудочная железа и печень смогут перестроиться и будут исправно выделять все нужные ферменты в указанное «неурочное» время. Однако исследования показали, что рассинхронизация с циркадными ритмом у мышей, например, приводит к развитию диабета.

Сердце человека тоже при изменении условий демонстрирует собственную циркадную активность. От нее зависит сократительная функция миокрада и эффективность потребления ею кислорода. При гипертрофии (аномальном увеличении) сердечной мышцы цикличность ее работы утрачивается. Ученые считают, что верно и обратное: при рассинхронизации сердца с циркадными ритмами всего организма возможна его гипертрофия. Как следствие, повышается риск развития заболеваний сердца и, в частности, сердечной недостаточности.

Лучшее время для заражения

Когда вирус попадает в организм человека, он стремится проникнуть внутрь его клеток и встроиться в хозяйскую ДНК. Таким образом, он может размножаться, используя уже готовые чужие механизмы, предназначенные для этого. Но клетки хозяина подчиняются циркадным ритмам. Ученые из Кембриджского университета поставили эксперимент на мышах и герпес-вирусах: они предположили, что размножение вируса (репликация) будет зависеть от того, в какое время суток произошло заражение.

Оказалось, что, действительно, пик распространения вируса приходится на конец активной фазы животного и на начало периода отдыха. В экспериментальной группе, зараженной именно в этот момент, количество вирионов на 9-й день эксперимента на порядок превышало количество вирусных частиц в крови у мышей, инфицированных перед началом активной фазы. Аналогичные результаты были получены и с другими видами вирусов.

За соблюдение циркадного ритма отвечает ген Bmal1, который есть и у человека, и у мыши. Он также определяет интенсивность многих процессов, привязанных к циркадному ритму. Дальнейшие исследования показали, что утром активность Bmal1 намного ниже, чем вечером. Более того, у этого гена была обнаружена сезонная активность. Ученые предполагают, что этот факт может влиять на повышенную заболеваемость людей зимой.

Наконец, обнаружился еще один нюанс: похоже, что вирус, проникая в организм с блокированной функцией гена Bmal1, в определенный момент активизирует его. Казалось бы, зачем? Согласно одной из теорий, вирус таким образом создают ситуацию хронической аритмичности — и это дополнительно ослабляет готовность клеток к встрече с вирусом. Аналогичную схему действия используют малярийные плазмодии, которые синхронизируются с циркадными ритмами клеток хозяина и, тем самым, снижают их уровень защиты.

Это не первое наблюдение разной реакции иммунной системы на патогенные микроорганизмы в соответствии с циркадными часами человека. В 2013 году группа итальянских ученых изучала влияние циркадных ритмов на сальмонеллу, которой заражали мышей. Эксперименты показали, что гены, связанные с циркадными ритмами, регулировали силу иммунной реакции на появление патогенных микроорганизмов.