Kehon sisäiset kellot

Länsi-maissa ja erityisesti USA:ssa lihavuus on lisääntynyt viimeisen 50 vuoden aikana 40%. Etsittäessä syitä tähän kehitykseen on lisääntyvässä määrin kiinnittynyt huomio myös vuorokausirytmiin ja sisäisten kellojen epätasapainoon.

Vuorokausirytmi ja sitä ohjaava sisäinen kello ovat olleet jo jonkin aikaa hyvin tunnettu ilmiö, joka ohjaa tunnetusti melatoniinin ja kortisolin tuotantoa.

2017 Nobel palkinnon myötä on alettu lisääntyvässä määrin kiinnostua elimistön paikallisista kelloista, joita on molekyylitasoisena jokaisessa solussamme.

Nobelistit kertovat katsauksessaan: ”Eliöiden vuorokausisysteemi muistuttaa enemmän kellokauppaa kuin yksittäistä kelloa.”

He kirjoittavat:

”Kellot säätelevät unta, ruokarytmiä, hormonien eritystä, verenpainetta ja kehon lämpötilaa oheisen kuvan mukaan.” ”Näiden geenien toimintarytmin rikkominen on eläinkokeissa häirinnyt hormonien, kuten kortikosteronin ja insuliinin (Son et al.,2008) tuotantoa. ”Kellogeenit siis vaikuttavat syvällisesti aineenvaihduntaan kontrolloimalla glukoneogeneesiä, insuliinisensitiivisyyttä ja seuraamalla systemaattisesti veren sokeritasapainoa (Panda, 2016).”

Valo tahdistajana.

Aivoissamme oleva keskuskello (SCN) rytmittyy auringon valon mukaan yö/päivä rytmiin. Sen tehtävänä on myös koordinoida kehon soluja vuorokausirytmiin. Kaikilla olioilla maapallolla on aina ollut vuorokauden aikaa ilmentävä kello.

Nobel tutkijat, Hall, Rosbash ja Young löysivät geenit, jotka määrittelivät eliöiden vuorokausirytmin. Tutkijoiden mukaan joukko geenejä ohjasi molekyylejä, jotka ilmensivät vuorokauden ajankohtaa kaikissa soluissamme. Valoisuus ja lämpötila taas vaikuttivat ravinnon saantiin lisäämällä useimpien saaliseliöiden aktiivisuutta. Näin myös ravinto linkittyi samaan rytmiin. Ajankohta ei siis pelkästään ilmentynyt valoisuudessa, vaan myös lämpötilan ja ravintotilanteen muutoksissa.

Tutkijat siis havaitsivat, että elimistössämme ei ole pelkästään yksi valon mukaan ohjautuva keskuskello, vaan myös joka solussa oli oma vuorokauden aikaa ilmentävä molekyyli.

Oli selvää, että oli oltava menetelmä, jolla keskuskello kykeni välittämään tiedon elimistön kaikille soluille. Nämä molekyylit olivat siis ikään kuin viestejä keskuskellolta. Samalla tietoisuus vuorokauden ajan merkityksestä elintoiminnoillemme korostui.

Paikalliset kellot.

Paikalliset kellomme eivät ole pelkästään ihmisten tai nisäkkäiden ominaisuus, vaan kaikki elolliset oliot rytmittyvät sisäisten kellojen mukaan joko valon, lämmön tai ravinnon tahdistamina.

Paikalliset kellot sijaitsevat erityisesti sisäelimissämme, kuten maksassa ja suolistossamme. Sisäelimemme elävät pimeydessä eivätkä siis reagoi auringon valoon.

Sisäelinten ja suoliston mikrobien kellot tahdistuvat ravinnon mukaan.

Epäsäännöllinen ateriointi, erityisesti myöhään illalla, aiheuttaa ristiriidan keskuskellon ja paikallisten kellojen välillä. Seurauksena on terveen tasapainon järkkyminen mukaan lukien tyypin 2 diabetes. Metabolinen oireyhtymä taas jatkuessaan sattaa johtaa lukuisiin yleisiin sairauksiin kuten syöpäsairauksiin.

Tutkijat arvelevatkin, että vuorokausi- ja ateriarytmin korjaaminen saattaisi olla yksi avain sairauksien välttämiseen.

Suoliston mikrobit.

Sisäisen rytmin kannalta avainasemassa ovat suolistomme miljardit mikrobit, joiden tehtävä on käsitellä ravintomme niin, että se voi imeytyä suolen seinämien läpi verenkiertoomme ja energiaksi kaikille soluillemme. Tutkijat haluavatkin selvittää miten suoliston mikrobikanta ja sen kello vaikuttaa aineenvaihduntaamme, metabolisen oireyhtymän syntymiseen ja syöpäsairauksiin.

Suoliston mikrobiomi mukautuu ajan mittaan paitsi ravintomme laatuun, myös ravintorytmiimme.

Eläinkokeissa on havaittu kellomolekyyleissämme (Bmall, Clock ja Rev-erb) muutoksia, jotka saattavat sotkea sekä keskuskellomme että paikallisten kellojen rytmin.

Tämän on havaittu aiheuttavan tyypin 2 diabetesta, rasvasolujen häiriintymistä, rasvamaksaa, sokeriaineenvaihdunnan ja insuliinin erityksen häiriöitä.

Melatoniini ja insuliini.

Vuorokausirytmimme muodostaa biologisen, hormonaalisen, käyttäytymismallin, jonka tarkoituksena on tukea selviytymistämme. Hormonimme, unemme, nälän tunne ja aineenvaihdunta seuraavat vuorokausirytmiämme.

Journal of Biological Rhythms raportoi jo 2011 että, ravintorytmin lisäksi vuorokausirytmin kanssa ristiriidassa oleva valaistus aiheutti eläinkokeissa sokeriaineenvaihdunnan, insuliinin erityksen ja haiman beta solujen toiminnan häiriöitä,

Monet geeneistämme, mukaan lukien geenit aivoissamme, maksassa ja lihaksissa ovat linkittyneet vuorokausirytmiimme.

Ehkä tärkein vaikuttaja tässä prosessissa on käpyrauhasessa syntyvä ja verenkiertoon erittyvä melatoniini. Melatoniini ei vaikuta pelkästään uneemme, vaan se vaikuttaa suureen joukkoon geenejä kontrolloiden tulehduksia ja solujen elinkaarta.

Pensylvanian yliopiston tutkijat vertasivat ruoka-aikojen vaikutusta terveyttä kuvaaviin markkereihin. Tutkijat sanovat aterioinnin myöhään yöllä olevan paljon vaarallisempaa kuin yleensä luullaan. Myöhään illalla syöminen lisäsi painoa, vinoutti insuliini- ja kolesterolitasoja, häiritsi rasva-aineenvaihduntaa ja altisti sydän- ja verisuonitaudeille, diabetekselle ja muille terveysongelmille.

Jo 2009 julkistetussa tutkimuksessa havaittiin syy-yhteys haiman insuliinin tuotannon ja melatoniinin välillä. Illalla aktivoituva melatoniinin tuotanto aktivoi haimassa MTNR1B reseptorin, joka sotkee haiman insuliinin tuotannon. Se selittää, miksi jotkut tutkimukset ovat todenneet, että myöhään illalla ruokailu ei ei aiheuta piikkiä insuliiniin. Se tarkoittaa, että veren sokeritaso jää liian korkeaksi kunnes insuliinin eritys voi alkaa taas aamulla melatoniinin tason laskettua.

Usein suositellaan, että illan ateria nautitaan useita tunteja ennen kuin ilta alkaa hämärtää ja melatoniinin erittyminen alkaa.

Nisäkkäillä lähes kaikki elimet noudattavat vuorokausirytmiä: maksa, haima, suolisto, suoliston mikrobiomi, hormonijärjestelmä, sydän- ja verenkiertojärjestelmä, lämpötilan säätö, aivot, glukoosiaineenvaihdunta, insuliini ja kortisoli, rasvakudokset ja lihakset jne.

Glukoosiaineenvaihdunta toimii parhaiten päivällä ja on heikointa illalla ja yöllä mukaillen insuliinin erittymisen rytmiä. Haiman beta solut seuraavat keskushermoston parasympaattista signaalia. Jotkut tutkimukset olettavat haiman aktiivisuuden olevan huipussaan keskipäivän lounasaikaan.

Kiinalainen kehon kello.

Jo ikiaikaisessa kiinalaisessa kellossa kuvattiin kehon elinten aktiivisuuden huipun osuvan johonkin tiettyyn vuorokauden aikaan. Syynä ajatteluun oli kai, että keho jakaa energian käyttöä tasaisemmin eri elimille.

Nykyinen vallalla oleva käsitys ilmenee oheisesta kuvasta. Diagrammi ihmisen sisäisestä kellosta.