Главные циркадные часы в мозге диктуют время суток всем системам нашего организма. В точке пересечения пучков зрительных нервов и соединения их с мозгом находится крошечный кластер всего из 20 тысяч нейронов, который называется супрахиазматическим ядром (suprachiasmatic nucleus, SCN). Циркадные часы мозга связаны с глазами, и это очень важно: именно так поступает в мозг информация о времени суток. Люди чувствительны к коротким световым волнам, особенно если диапазон длины волны соответствует синему цвету. Пока основные внутренние часы действуют в унисон с циклом смены дня и ночи, они сообщают эту информацию организму: так реализуется петля обратной связи циркадного ритма. Процесс выработки гормона под названием «мелатонин» (он отвечает за состояние сонливости) — хороший пример. По мере наступления темноты в естественном освещении становится все меньше оттенков синего; зрительные нервы передают эту информацию в мозг, в результате начинается выработка мелатонина. В течение нескольких следующих часов на улице наступает темнота, уровень этого гормона увеличивается, и мозг воспринимает это как сигнал, что пора спать. С восходом солнца мелатонина продуцируется все меньше, и мозг переходит в режим бодрствования. Если мы вечером слишком долго смотрим на светодиодные экраны или находимся под спектром флуоресцентных ламп, который содержит и синий цвет, выработка мелатонина подавляется, и мы дольше не чувствуем сонливости. От этого зависит, как скоро мы уснем и насколько качественным будет сон.
Мелатонин — мощный инструмент в арсенале нашего организма. Он запускает процесс восстановления ДНК, активизирует антиоксиданты, обеспечивает защиту от старения и играет важную роль в регулировании иммунитета. Достаточно высокий уровень этого гормона в ночной период поддерживает регулярный менструальный цикл и хорошее настроение, обеспечивает здоровье мозга и усиливает защиту от рака. А еще мелатонин связан с выработкой серотонина, который часто называют гормоном хорошего настроения: он служит исходным веществом для продуцирования мелатонина. Если в мозге достаточно этих двух гормонов, после сна мы чувствуем себя хорошо отдохнувшими и в целом довольными. Многие замечают проблемы со сном и даже незначительные расстройства психики, если мозг перестает вырабатывать необходимый объем мелатонина. Если он все же образуется, но не вовремя, нарушается циркадный ритм.
Наши циркадные часы нельзя назвать жестко настроенной системой. Им требуется ежедневная синхронизация с циклом вращения Земли. Такая настройка называется захватом циркадного ритма. Не получая регулярных сигналов о смене дня и ночи из внешней среды, внутренние часы начинают торопиться и все больше отклоняются от естественного ритма. Регулярное чувство голода в течение дня связано, помимо прочего, с уровнем дневного освещения, которое, как мы понимаем, служит одним из важных ориентиров для циркадных часов. Это означает, что качество ночного сна может зависеть от того, когда мы едим, независимо от рациона. Приемы пищи в течение суток, укладывающиеся в двенадцатичасовой промежуток, как и у наших предков, способствуют улучшению самочувствия. Циркадный ритм нарушается, когда мы перестаем ограничивать потребление калорий. Внутренние часы воспринимают и анализируют сигналы, связанные не только со сменой дня и ночи, но и с режимом приема пищи, изменением температуры окружающей среды и звукового фона, физической активностью, социальными контактами. Вся эта информация способствует поддержанию циркадного ритма.
Практически у всех живых существ, от бактерий до млекопитающих, физиологические циклы и поведение соответствуют циклу смены дня и ночи, то есть светлого и темного времени суток. Человек в ходе эволюции привык спать, когда темно, и бодрствовать в светлое время. Эта регулярность влияет практически на все аспекты нашей жизнедеятельности, от экспрессии генов до поведенческих проявлений, и она оказывалась критически важной для выживания в те времена, когда не было круглосуточного освещения.
Суточный циркадный ритм регулирует наше самочувствие. Ночью нам положено спать, поэтому с наступлением темноты мы становимся менее внимательными; одновременно изменяются гормональный фон, пищеварительные процессы, уровень сахара в крови и способность к физической нагрузке, а также активность иммунной системы. Подавляющее большинство иммунных клеток реагирует на смену дня и ночи. Неудивительно, что активность некоторых важнейших механизмов, связанных с работой иммунитета, меняется в зависимости от времени суток. Не существует такого временного интервала, когда иммунная система достигает пика активности: она циклично переходит от спада к подъему. Этот режим сформировался в ходе эволюции и соответствует суточному циклу. Важно понимать, что колебания происходят регулярно и позволяют нашей системе защиты делать небольшие перерывы, оставаясь на страже все 24 часа в сутки, но сохраняя силы. Ей нужно быть в полной боевой готовности, когда встает солнце и мы просыпаемся, а с наступлением темноты она должна получать возможность отдохнуть и восстановиться. Эти регулярные спады и подъемы сформировались потому, что человек в ходе эволюции приспособился реагировать на микроорганизмы, нападавшие в разное время суток, или просто из-за того, что другого варианта не было, кроме как подстроиться под двадцатичетырехчасовой цикл. Пики и спады активности иммунной системы в соответствии с циркадным ритмом, несомненно, влияют на то, насколько уязвимыми мы оказываемся в разное время суток, столкнувшись с инфекцией, и с какой вероятностью у нас может начаться воспалительный процесс. Еще раз подчеркну: в здоровом организме циркадные ритмы реализуются без сбоев, и работа иммунной системы соответствует этому циклу.
Ход операции, реакция на инфекцию или вакцину могут отличаться в разное время суток. Известно, что сердечные приступы чаще всего случаются в первой половине дня; исследования показывают, что именно по утрам приступы бывают особенно сильными. Даже микробиота ведет себя в соответствии с циркадным ритмом, а это влияет и на нашу реакцию на инфекции, и на качество сна[135], [136]. Приступы астмы и нарушение самочувствия у больных аутоиммунными заболеваниями, к примеру повышение температуры тела и боли в суставах, проявляются, как правило, ночью или рано утром. У пациентов, страдающих ревматоидным артритом, пик воспаления сдвигается на время утреннего пробуждения. Заживление ран, длящееся порой несколько дней, также использует циркадные часы для оптимизации различных аспектов процесса в разное время дня и ночи[137]. Однако единого правила здесь нет: у каждого процесса свой ритм.
Изменение нормальных биоритмов, несомненно, негативно сказывается на состоянии здоровья. Нарушение цикла сна и бодрствования отрицательно влияет на дифференцировку клеток, антител и даже клеток-киллеров, призванных уничтожать вирусы и выявлять раковые клетки; при этом может изменяться само течение воспалительной реакции. Из-за сбоя циркадного ритма нагрузка на иммунную систему серьезно возрастает, в связи с чем падает уровень защиты и обостряются воспаления. Джетлаг, то есть синдром смены часовых поясов, — не просто временный дискомфорт: в этот период мы в большей степени подвержены инфекциям. Даже если режим сна и бодрствования нарушается лишь однажды, бессонница может и не начинаться, однако самочувствие определенно страдает.
Во многих странах до сих пор распространена посменная работа: в Европе, к примеру, около 20% специалистов трудятся по такому графику. И они чаще страдают от хронической усталости, расстройства сна, в частности бессонницы и апноэ (внезапная остановка дыхания во сне. — Прим. ред.), а также от метаболического синдрома[138] и сердечно-сосудистых болезней. Существует тесная связь между нарушением циркадного ритма и возникновением онкологических заболеваний[139], хотя здесь серьезную роль играют и другие факторы, такие как неправильное питание и недостаток физической нагрузки. В 2007 году ВОЗ отнесла работы в ночную смену к числу возможных канцерогенных факторов именно в силу сбоя циркадного ритма. Человечество обязано найти способ улучшить условия труда тех, кто все же вынужден работать в таком режиме.
Подробно о кортизоле мы поговорим в следующей главе, а пока скажу, что это основной гормон, участвующий в развитии стрессовых реакций. Он воздействует на разные участки мозга, регулирует настроение, страх и мотивацию. Кортизол связан с инстинктивной реакцией «бей или беги», а также играет важнейшую роль в управлении некоторыми процессами в организме. В отличие от мелатонина, он начинает продуцироваться утром, когда нам пора просыпаться; в течение дня его уровень растет, что помогает сохранять бодрость, а к вечеру падает, сменяясь выработкой мелатонина.
Кортизол ассоциируется у нас с неприятными ситуациями, напряженностью и тревожностью, однако именно он обеспечивает прилив сил и помогает просыпаться. Кортизоловая реакция на пробуждение (cortisol-awakening response, CAR) — это рост концентрации кортизола в крови в течение первого часа после пробуждения. Так наш организм «подбадривает» себя, причем безо всякого кофеина. Утренний рост кортизола не просто помогает проснуться в полной боевой готовности — он серьезно сказывается на состоянии здоровья. CAR — это быстрая проверка стрессоустойчивости и еще один пример влияния циркадного ритма на самочувствие. Перед пробуждением уровень мелатонина в крови начинает падать и в течение дня остается минимальным. Как только мы открываем глаза и видим дневной свет, объем кортизола резко растет, через полчаса достигая пикового значения, а потом постепенно снижается. Если такого скачка утром нет, вы испытываете классические симптомы недомогания, упадка сил, и справляться с повседневными задачами становится сложнее.