Циркадні ритми — це внутрішні біологічні процеси, що синхронізуються з 24-годинним світловим циклом Землі, регулюючи фізіологічні функції організму, такі як сон, температура тіла, гормональний баланс та метаболізм. Система циркадної синхронізації керує щоденними біологічними ритмами, синхронізуючи фізіологію та поведінку з часовим світом. Зовнішні часові сигнали, включаючи цикл світло-темрява та час прийому їжі, забезпечують щоденні сигнали для активації центрального, головного циркадного годинника в супрахіазматичних ядрах гіпоталамуса та метаболічних ритмів у периферичних тканинах відповідно [1]. Однак сучасний спосіб життя, зокрема нерегулярне харчування, нічна активність та стрес, може порушувати ці ритми, що призводить до розвитку різноманітних захворювань, включаючи метаболічні розлади, серцево-судинні хвороби та порушення сну. Відомо, що циркадні ритми не лише контролюють фізіологічні процеси організму, але й взаємодіють з мікробіотою кишечника, створюючи складну біологічну мережу. Мікробіота, в свою чергу, може впливати на циркадні ритми хазяїна, формуючи двосторонній регуляторний механізм, що підтримує здоров'я організму [2]. У ссавців центральний годинник розташовано в супрахіазматичному ядрі гіпоталамуса, яке отримує входи від світла через ретино-гіпоталамічний тракт. Це дозволяє синхронізувати внутрішні годинники периферійних тканин (печінка, серце, імунні клітини) з добовим циклом. Біохімічна основа цих ритмів — транскрипційно-трансляційні зворотні петлі (CLOCK/BMAL1 → Per/Cry → зворотний контроль), доповнені регуляторами типу REV-ERB / ROR, посттрансляційними модифікаціями (фосфорилювання, деградація білків) та епігенетичними змінами, які дозволяють регулювати амплітуду, період та синхронізацію годинників в умовах змін [1, 8]. У недавньому огляді описано, що порушення цього апарату може призводити до окисного стресу, метаболічної дисрегуляції і зниження здатності до клітинного відновлення, особливо в печінці, жировій тканині та імунних клітинах [3]. Ці молекулярні годинники працюють не тільки реактивно (відповідаючи на зміни середовища), але й передбачувально — готують клітини до очікуваних змін (наприклад, період їжі, пікової активності серця у ранкові години). Це особливо важливо для підтримки енергетичного гомеостазу і зниження стресу на системі, коли такі зміни передбачувані [3, 4]. Одна з ключових систем, на які сильно впливає циркадний годинник — це серцево-судинна система. В дослідженні показано, що такі параметри, як артеріальний тиск, частота серцевих скорочень і скоротливість міокарда, демонструють добові коливання, які корелюють зі змінами у доступності поживних речовин і енергетичних потреб. Це означає, що серце має не просто пасивно реагувати, але й готуватися (наприклад, змінювати метаболізм жирів або глюкози) в очікуванні більшого навантаження на початку дня [3]. При дисрегуляції ритмів — наприклад, при раптовому пробудженні або при нічних змінах — ці синхронізації порушуються, що може вести до підвищення ризику гіпертензії, ішемічних подій, серцевої недостатност. Метаболічно циркадні ритми регулюють глюкозний обмін, чутливість до інсуліну, ліпідний профіль. У печінці та жировій тканині добові петлі регулюють експресію ферментів, які відповідають за синтез і розщеплення жирів, β-окислення, глюконеогенез. При порушенні синхронізації (наприклад, неправильне харчування, пропускання або зміщення прийому їжі) спостерігається інсулінорезистентність, накопичення жиру, порушення роботи мітохондрій і збільшення окисного стресу [3-5]. Починають з'являтися докази того, що час доби, коли споживається білок, впливає на кардіометаболічні параметри. Нещодавнє дослідження показало, що споживання білка на сніданок пов'язане з нижчим артеріальним тиском і вищим рівнем ліпопротеїдів високої щільності. Споживання білка на вечерю пов'язане з вищим рівнем інсуліну та інсулінорезистентністю [1]. Щодо взаємодії між споживанням амінокислот з їжею та циркадним регулюванням метаболізму серцевого білка, нещодавно стало відомо, що споживання амінокислот з розгалуженим ланцюгом з їжею в кінці активного періоду (коли швидкість синтезу білка висока) призводить до серцевої гіпертрофії. Більше того, тривале споживання амінокислот з розгалуженим ланцюгом у цей час прискорювало несприятливе ремоделювання серця під час серцевих захворювань [6]. У сукупності ці дослідження узгоджуються з концепцією, що кардіометаболічна/серцево-судинна користь спостерігається, коли харчовий білок споживається на початку дня (хоча гостре споживання білка в кінці активного періоду після фізичних вправ може допомогти у підтримці м'язової маси тіла). Цікаво також, що порушення циркадного годинника під час вагітності повʼязане зі змінами у рівнях вільних жирних кислот, тригліцеридів, глюкози — що може призводити до гестаційного діабету, прееклампсії чи інших ускладнень [5].
Таким чином, циркадні ритми є фундаментальним регулятором фізіологічних функцій організму — починаючи від серця і метаболізму. Вони працюють через молекулярний годинник, гормональні і поведінкові сигнали, взаємодію центрального і периферійного годинників. Порушення цієї системи має значні наслідки — метаболічні, серцево-судинні, імунні, неврологічні. Застосування знань про циркадні ритми може призвести до практичних заходів: змін у способі життя, хроно-харчуванні, оптимізації лікування і профілактиці. Подальші дослідження повинні бути більш спеціалізованими, зосередженими на тканинній специфіці з довгостроковими даними.
Список літератури
1. Berryman C. E., Lieberman H. R., Fulgoni V. L. Greater protein intake at breakfast or as snacks and less at dinner is associated with cardiometabolic health in adults. Clinical Nutrition. 2021. Vol. 40, No. 6. P. 4301–4308. DOI: https://doi.org/10.1016/j.clnu.2021.01.018.
2. Flanagan A., Bechtold D. A., Pot G. K., Johnston J. D. Chrono-nutrition: From molecular and neuronal mechanisms to human epidemiology and timed feeding patterns. Journal of Neurochemistry. 2021. Vol. 157, No. 1. P. 53–72. DOI: https://doi.org/10.1111/jnc.15246.
3. Heddes M., Altaha B., Niu Y., Reitmeier S. The intestinal clock drives the microbiome to maintain gastrointestinal homeostasis. Nature Communications. 2022. Vol. 13. DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-022-33609-x.
4. Konakchieva R., Mladenov M., Konaktchieva M., Sazdova I., Gagov H., Nikolaev G. Circadian Clock Deregulation and Metabolic Reprogramming: A System Biology Approach to Tissue-Specific Redox Signaling and Disease Development. International Journal of Molecular Sciences. 2025. Vol. 26, No. 13. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms26136267.
5. Lal H., Verma S. K., Wang Y., Xie M., Young M. E. Circadian Rhythms in Cardiovascular Metabolism. Circulation Research. 2024. Vol. 134, No. 6. P. 635–658. DOI: https://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.123.323520.
6. Latimer M. N., Sonkar R., Mia S., Frayne I. R. Branched chain amino acids selectively promote cardiac growth at the end of the awake period. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 2021. Vol. 157. P. 31–44. DOI: https://doi.org/10.1016/j.yjmcc.2021.04.005.
7. Luo Y., Meng X., Cui L., Wang S. Circadian Regulation of Lipid Metabolism during Pregnancy. International Journal of Molecular Sciences. 2024. Vol. 25, No. 21. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms252111491.
8. Meléndez-Fernández O. H., Liu J. A., Nelson R. J. Circadian Rhythms Disrupted by Light at Night and Mistimed Food Intake Alter Hormonal Rhythms and Metabolism. International Journal of Molecular Sciences. 2023. Vol. 24, No. 4. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms24043392.
|