Πώς λειτουργεί η χρονοβιολογία

Οι ειδικοί στη χρονοβιολογία μελετούν κατά πόσο ο ρυθμός των εσωτερικών ρολογιών μας επηρεάζει την υγεία μας. Όταν αυτά ξεκουρδίζονται, αρρωσταίνουμε. Ιδού λοιπόν με ποιους τρόπους θα «κουρδίσουμε» την υγεία μας.

Τον 4ο αιώνα π.Χ. ο Μέγας Αλέξανδρος παρατήρησε πως τα άνθη κάποιων φυτών άνοιγαν στη διάρκεια της ημέρας και έκλειναν τη νύχτα, γεγονός που τον είχε εντυπωσιάσει. Ο Σουηδός ταξινομιστής Κάρολος Λινναίος (1707-1779) φύτεψε διάφορες ποικιλίες λουλουδιών που άνοιγαν και έκλειναν στη διάρκεια του 24ώρου και κατάφερε να υπολογίζει την ώρα ρίχνοντας μια ματιά στον κήπο του. Τις τελευταίες δεκαετίες, η χρονοβιολογία, η επιστήμη που μελετά τους ρυθμούς που ελέγχουν κάθε βιολογική λειτουργία μας, έχει σημειώσει θεαματική πρόοδο. Ο Άντονι Ντίεθ Νογκέρα, καθηγητής Φυσιολογίας, υπεύθυνος του Τμήματος Χρονοβιολογίας στο Πανεπιστήμιο της Βαρκελώνης στην Ισπανία και γραμματέας του Ευρωπαϊκού Κέντρου Χρονοβιολογίας, σημειώνει τα εξής: «Υπάρχουν ενδείξεις σύμφωνα με τις οποίες όλα τα ζωντανά όντα διαθέτουν τους δικούς τους εσωτερικούς ρυθμούς».

Οι εσωτερικοί ρυθμοί των περισσότερων οργανισμών συνδέονται με την εξελικτική προσαρμογή τους στο περιβάλλον και είναι θεμελιώδεις για την επιβίωση των ειδών. Επιτρέπουν το συγχρονισμό τους με την εναλλαγή ημέρας-νύχτας, την πρόσληψη τροφής και ελέγχουν την εγρήγορση του οργανισμού για δραστηριότητες όπως το κυνήγι ή η άμυνα. Σε ό,τι αφορά το ανθρώπινο είδος, οι βιολογικοί ρυθμοί μάς επιτρέπουν να αξιοποιήσουμε στο μέγιστο φυσικές πηγές ενέργειας, όπως την ηλιακή, ενώ ελέγχουν και τη θερμοκρασία του σώματός μας. Κάθε άτομο διαθέτει το προσωπικό του εσωτερικό ρολόι, γι’ αυτό κάποιοι από εμάς θεωρούνται πρωινοί και άλλοι βραδινοί τύποι. «Αν μάθουμε περισσότερα σχετικά με το βιολογικό ρολόι μας, θα είμαστε σε θέση να αυξήσουμε τις επιδόσεις μας, την παραγωγικότητά μας και να μειώσουμε τα ποσοστά των τροχαίων ή βιομηχανικών ατυχημάτων», τονίζει ο Γιάννης Μπαδογιαννάκης, συγγραφέας του βιβλίου Χρονο-λόγια.

Κυτταρικά χρονόμετρα

Σήμερα, χάρη στις μελέτες Ελβετών ερευνητών του Τμήματος Μοριακής Βιολογίας του Πανεπιστημίου της Γενεύης, γνωρίζουμε πως κάθε κύτταρο του σώματός μας διαθέτει το ρολόι του. Για παράδειγμα, οι ρυθμοί των φυτών ακολουθούν τον κύκλο φωτός-σκότους. Τα φύλλα τους στρέφονται προς το φως, χάρη σε μια σειρά από φωτοευαίσθητα κύτταρα που διαθέτουν. Το ρολόι ως βιολογικός μηχανισμός που ελέγχει τα πάντα συναντάται κατ’ αποκλειστικότητα στα σπονδυλωτά. Στα θηλαστικά και γενικά σε όλα τα ζώα που διαθέτουν νευρικό σύστημα τον αντίστοιχο ρόλο παίζει μια μικροσκοπική περιοχή στον εγκέφαλο. Καλύπτει μόλις ένα χιλιοστόμετρο του υποθαλάμου και αποκαλείται υπερχιασματικός πυρήνας. Αποτελείται από 10.000 νευρώνες και είναι ευαίσθητος σε εξωτερικά ερεθίσματα. Αυτός ο πυρήνας εκπέμπει μηνύματα που συγχρονίζουν τα υπόλοιπα «ρολόγια» του οργανισμού.

Το κεντρικό ρολόι

Το 1972, οι Αμερικανοί ερευνητές Ρόμπερτ Μουρ και Ίρβινγκ Ζούκερ απέδειξαν, μέσω πειραμάτων σε ποντίκια, πως οποιαδήποτε φθορά στον υπερχιασματικό πυρήνα επηρεάζει τους βιολογικούς ρυθμούς. Βλάβες στην συγκεκριμένη περιοχή του υποθαλάμου συνδέονται με διαταραχές στη διατροφή, τη θερμοκρασία του σώματος, την ερωτική επιθυμία, τον ύπνο ή την απελευθέρωση ορμονών. Το 1984 παρατηρήθηκε πως η επέμβαση στην περιοχή του υποθαλάμου και η εμφύτευση υπερχιασματικού πυρήνα στον εγκέφαλο των ποντικιών επέτρεψε στα ζώα να «ξανακερδίσουν το χαμένο χρόνο». Μέσα σε μία με τρεις εβδομάδες επανεμφανίστηκαν οι φυσιολογικοί ρυθμοί του οργανισμού του δότη. Επιπλέον παρατηρήθηκε πως η εμφύτευση ενός υγιούς υπερχιασματικού πυρήνα σε ένα ηλικιωμένο ζώο αρκούσε για να το αναζωογονήσει. Παρ’ όλο που προς το παρόν αυτό το φαινόμενο δεν έχει ερμηνευτεί επιστημονικά, κάποιοι ερευνητές αποδίδουν τη βελτίωση των βιολογικών ρυθμών στην παρουσία συγκεκριμένων μορίων στο εμφύτευμα.

Η ορμόνη του ύπνου

Τα τελευταία χρόνια οι επιστήμονες έχουν σημειώσει σημαντική πρόοδο σε ό,τι αφορά στη μελέτη των γονιδίων του βιολογικού ρολογιού. Ήδη έχουν εντοπίσει δώδεκα τμήματα στον έλικα του DNA μας που συνδέονται με τη λειτουργία του υπερχιασματικού πυρήνα και που, κατά συνέπεια, επηρεάζουν το βιολογικό ρολόι μας. Κάποια από αυτά τα γονίδια εντοπίζονται στο έντερο, στο συκώτι, στο νεφρό και στον πνεύμονα, ενισχύοντας τη θεωρία της ύπαρξης ρολογιών σε όλα τα κύτταρα του οργανισμού. Παρ’ όλο που έχουν τη δυνατότητα να πάλλονται, τους είναι απαραίτητο κάποιο άλλο όργανο ώστε να τους δίνει το ρυθμό. Και είναι η περιοχή του υποθαλάμου που διευθύνει την ορχήστρα. Όταν τα κύτταρα λάβουν το σήμα της πάλλονται στον ήχο που τους υποδεικνύει ο μαέστρος.

Η περιοχή του υποθαλάμου λαμβάνει τα σήματα των νευρωνικών κυττάρων και διοχετεύει την πληροφορία στο υπόλοιπο σώμα, ενεργοποιώντας και άλλες περιοχές του εγκεφάλου. Στη διάρκεια της ημέρας το ερέθισμα του φωτός ενεργοποιεί τον υπερχιασματικό πυρήνα, που διακόπτει την απελευθέρωση μελατονίνης, της ορμόνης του ύπνου. Τη νύχτα η έλλειψη φωτός επιτρέπει στην επίφυση του εγκεφάλου να επιτελέσει ανεμπόδιστη το έργο της, που έγκειται στην απελευθέρωση αυτής της ορμόνης. Καθώς αυξάνονται τα επίπεδα της μελατονίνης στο αίμα, εισερχόμαστε σε μια κατάσταση υπνηλίας μέχρι που τελικά κοιμόμαστε.

Ο οργανισμός μας βρίσκεται σε εγρήγορση όταν υπάρχει φως, ωστόσο κάποιες φορές ξεχνάμε τη σχέση μας με το χρόνο. Για παράδειγμα, έχουμε συνηθίσει να παίρνουμε φάρμακα σε δοσολογίες, συγκεκριμένες ώρες την ημέρα. Αυτό συμβαίνει επειδή έχει παρατηρηθεί πως η λήψη φαρμάκων ή τοξικών ουσιών, ανάλογα με τις οδηγίες χορήγησής τους, επιδρά με διαφορετικό τρόπο σε κάθε οργανισμό. Ήδη πριν από 30 χρόνια μια επιστημονική έρευνα αποδείκνυε πως η χορήγηση κορτικοειδών για την καταπολέμηση του άσθματος τη νύχτα έχει αποτελεσματικότερη επίδραση στον οργανισμό των ασθενών. Σήμερα είναι γνωστό πως κάποιοι ασθενείς που υποφέρουν από υπόταση πρέπει να παίρνουν τα φάρμακά τους τη νύχτα, προκειμένου να αποφύγουν την ανακοπή ή κάποιο εγκεφαλικό επεισόδιο τις πρωινές ώρες.

Στοχευμένη χρήση

Επιπλέον γνωρίζουμε πως η αντιπηκτική ουσία ηπαρίνη έχει μεγαλύτερη επίδραση τη νύχτα και πως οι κρίσεις άσθματος είναι πιο συχνές και πιο σοβαρές τις πρωινές ώρες. Οι ειδικοί, λαμβάνοντας υπόψη τα παραπάνω δεδομένα, επιχειρούν να εξασφαλίσουν την καλύτερη δυνατή ανταπόκριση του οργανισμού στα φάρμακα, μέσω της λεγόμενης χρονοθεραπείας: η δοσολογία ορίζεται με βάση τα χαρακτηριστικά της αγωγής και των βιορυθμών του ασθενή, ώστε η λήψη φαρμάκων να γίνεται την καταλληλότερη χρονική στιγμή. Η εφαρμογή της χρονοθεραπείας γίνεται με στόχο η θεραπευτική αγωγή να συγχρονιστεί με τους φυσιολογικούς ρυθμούς παραγωγής ορμονών. Επίσης, λαμβάνονται υπόψη και άλλες παράμετροι, όπως η αρτηριακή πίεση και η θερμοκρασία του σώματος στη διάρκεια του 24ώρου.

Πολύτιμος χρόνος

Πρόσφατες έρευνες για την αντιμετώπιση του καρκίνου δείχνουν πως η χρονοθεραπεία μπορεί να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα της φαρμακευτικής αγωγής και να επιταχύνει την αποκατάσταση των ασθενών. Για παράδειγμα, ένα από τα σοβαρότερα προβλήματα στην εφαρμογή της χημειοθεραπείας αποτελεί το γεγονός πως πλήττει τόσο τους κακοήθεις όγκους όσο και κάποια υγιή κύτταρα που διαιρούνται. Το ζητούμενο είναι να προσδιοριστεί η χρονική στιγμή κατά την οποία τα υγιή κύτταρα είναι λιγότερο ευαίσθητα. Η αγωγή πρέπει να χορηγηθεί όταν οι ρυθμοί του φυσιολογικού κυτταρικού πολλαπλασιασμού είναι πιο αργοί. Κάτι που δεν είναι ανέφικτο: αν μετρήσουμε τη θερμοκρασία του ιστού του κακοήθους όγκου στο μαστό μιας γυναίκας και τη συγκρίνουμε με την αντίστοιχη των φυσιολογικών κυττάρων, διαπιστώνουμε πως κάποιες χρονικές στιγμές δεν παρατηρούνται διαφοροποιήσεις.

Αντίθετα, άλλες στιγμές, η θερμοκρασία του κακοήθους όγκου είναι υψηλότερη ή χαμηλότερη συγκριτικά με την αντίστοιχη των υγιών κυττάρων. Έτσι, δημιουργούμε ένα γράφημα του προσωπικού βιορυθμού της ασθενούς και είμαστε σε θέση να γνωρίζουμε ποια ημέρα και ποια ώρα ο όγκος αγγίζει την υψηλότερη θερμοκρασία και ο υγιής ιστός τη χαμηλότερη. Αυτή είναι η καταλληλότερη στιγμή για να υποβληθεί η ασθενής σε χημειοθεραπεία, επειδή τότε η κακοήθης μάζα είναι πιο ευάλωτη στην επίθεση των τοξικών ουσιών. Επιπλέον, τη συγκεκριμένη χρονική στιγμή μπορούν να χορηγηθούν μεγαλύτερες δόσεις αυτών των ουσιών, χωρίς να επιβαρυνθεί ο υγιής ιστός. Έτσι επιτυγχάνεται μεγαλύτερη συρρίκνωση του όγκου.

Γαλλική επανάσταση… χρονοθεραπείας

Στην Γαλλία, ήδη κάποιοι ασθενείς υποβάλλονται σε χρονοθεραπεία. Ο Φρανσί Λεβί, συντονιστής της Ευρωπαϊκής Επιτροπής Χρονοθεραπείας, εφαρμόζει τις παραπάνω μεθόδους εδώ και μια δεκαετία στο νοσοκομείο Πολ Μπρους της πόλης Βιγζιίφ. Η θεραπευτική αγωγή διαμορφώνεται με βάση το βιορυθμό των ασθενών, οι οποίοι υποβάλλονται σε χημειοθεραπεία την καταλληλότερη στιγμή. Έτσι εξασφαλίζονται βελτιωμένα αποτελέσματα, καθώς ο όγκος συρρικνώνεται περισσότερο και περιορίζεται η τοξική επίδραση της θεραπείας στον οργανισμό τους. «Το 20% των ασθενών που υποβλήθηκαν σε χρονοθεραπεία πριν από δέκα χρόνια, και ενώ οι γιατροί τους έδιναν τρία χρόνια ζωής, σήμερα έχουν θεραπευτεί», τονίζει ο Λεβί.

Η μέθοδός του βασίζεται σε μια φαρμακευτική αγωγή που είναι εφικτό να χορηγηθεί και εκτός νοσοκομείου. Πρόκειται για ένα συνδυασμό διαφορετικών φαρμάκων που απελευθερώνονται σε διαφορετικές ποσότητες στη διάρκεια της ημέρας, ανάλογα με το βιορυθμό του ασθενή. Τον Αύγουστο του 2006, ο Γάλλος ειδικός δημοσίευσε στο περιοδικό Journal of Clinical Oncology τα τελευταία αποτελέσματα της μελέτης του σε δείγμα 564 ασθενών με καρκίνο στο έντερο. Η χημειοθεραπεία που ήταν προσαρμοσμένη στις προσωπικές ανάγκες και το βιορυθμό των ασθενών είχε σωτήρια επίδραση στον οργανισμό τους. Η χρονοθεραπεία μείωσε τα ποσοστά θανάτων στους άντρες ασθενείς κατά 25%, όμως στις γυναίκες τα αύξησε ελαφρώς.

Άλλη σχετική έρευνα διήρκησε 20 χρόνια και στηρίχτηκε στη μελέτη της εξέλιξης της υγείας 1.200 γυναικών που υπέφεραν από καρκίνο του μαστού. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της έρευνας, το 73% των ασθενών που υποβλήθηκαν σε χειρουργική επέμβαση στη διάρκεια του δεύτερου μισού του εμμηνορροϊκού κύκλου τους καταπολέμησαν το πρόβλημα, σε αντίθεση με το 63% εκείνων που χειρουργήθηκαν χωρίς να ληφθεί υπόψη η συγκεκριμένη λεπτομέρεια. Οι ειδικοί επισημαίνουν πως κατά το δεύτερο μισό του εμμηνορροϊκού κύκλου πέφτουν τα επίπεδα των οιστρογόνων και αυξάνεται η προγεστερόνη. Η συγκεκριμένη ουσία περιορίζει την παραγωγή ενζύμων που ευνοούν την επανεμφάνιση του όγκου.

Φωτισμένο δέρμα, πεφωτισμένο σώμα

Κατά καιρούς έχουν γίνει διάφορα πειράματα με στόχο να αποκαλυφθούν τα μυστικά της λειτουργίας του βιολογικού ρολογιού μας. Πριν από λίγα χρόνια δημοσιεύτηκε μια αμφιλεγόμενη μελέτη στο περιοδικό Science. Οι συγγραφείς της υποστήριζαν πως είχαν εντοπίσει κάποια κύτταρα ικανά να ενεργοποιούν συγκεκριμένες περιοχές του εγκεφάλου όταν λαμβάνουν ερεθίσματα από το φως. Σύμφωνα με τους ισχυρισμούς τους, υπάρχει η δυνατότητα να ρυθμιστεί το βιολογικό ρολόι του ανθρώπινου οργανισμού με το φωτισμό των κατάλληλων ζωνών στο σώμα μας. Συγκεκριμένα, υποστήριζαν πως αυτές οι περιοχές βρίσκονται σε σημεία του δέρματός μας. Επιπλέον, σκέφτηκαν να κατασκευάσουν συσκευές που θα φώτιζαν αυτές τις περιοχές στη διάρκεια ενός αεροπορικού ταξιδιού. Με αυτόν τον τρόπο υποστήριζαν πως θα περιόριζαν τα συμπτώματα του τζετλάγκ που οφείλονται στη διαφορά ώρας.

Κάποιες φορές, όμως, το ρολόι χαλάει από μόνο του. Αν οι εσωτερικοί ρυθμοί μας αποσυντονιστούν, υποφέρουμε από διάφορες παθήσεις. Μεταξύ αυτών η κατάθλιψη, η αϋπνία, η πυρομανία, οι επιληπτικές κρίσεις και οι ενδοκρινολογικές διαταραχές. Επιπλέον, κάποιες νευρολογικές παθήσεις συνδέονται με το φαινόμενο της υπερδιέγερσης του κεντρικού ρολογιού μας που ελέγχεται από τον εγκέφαλο.

Όταν ο χρονοδιακόπτης τρελαίνεται…

Οι παθήσεις που συνδέονται με τους εσωτερικούς ρυθμούς χωρίζονται σε δύο κατηγορίες. Κάποιες προέρχονται από εξωγενείς παράγοντες που προκαλούν σύγχυση του ρολογιού, ενώ άλλες οφείλονται σε ενδογενείς δυσλειτουργίες. Στην πρώτη κατηγορία εντάσσονται οι διαταραχές του τζετλάγκ. Πολλοί από τους ανθρώπους που εργάζονται νύχτα ή που ταξιδεύουν συχνά εμφανίζουν παρόμοια συμπτώματα. Οι ενδογενείς διαταραχές οφείλονται στο γεγονός πως το φως δε γίνεται καλά αντιληπτό από τους αισθητήρες και το σώμα δε συγχρονίζεται. Τα άτομα που υποφέρουν από τέτοιου είδους διαταραχές δεν έχουν την αίσθηση του χρόνου και κοιμούνται οποτεδήποτε. Για παράδειγμα, κάποια άτομα υποφέρουν από αϋπνίες και δεν τους παίρνει ο ύπνος πριν τις πρώτες πρωινές ώρες. Επιπλέον, αντιμετωπίζουν μεγάλη δυσκολία όταν πρέπει να ξυπνήσουν για να πάνε στη δουλειά ή στο μάθημα. Αυτή η διαταραχή συνήθως αντιμετωπίζεται με χορήγηση μελατονίνης.

«Στο μέλλον, θα είμαστε σε θέση να προστατεύσουμε πιο αποτελεσματικά τον οργανισμό μας από διαταραχές που οφείλονται στο ξεκούρδισμα των ρολογιών μας. Ακόμα και η συμπεριφορά μας μπορεί να βελτιωθεί, αν λάβουμε υπόψη μας τους βιολογικούς ρυθμούς μας. Ο χρόνος συμβάλλει αποφασιστικά στη διαμόρφωση της ανθρώπινης συμπεριφοράς. Αντιδράσεις που δεν δικαιολογούνται συχνά οφείλονται στην διαφορετική χρονική αντίδραση των βιολογικών ρολογιών μας», επισημαίνει ο Γ. Μπαδογιαννάκης.

Πηγή: Focus