Централно място в хронобиологията заема изучаването на ритмите в човешкия организъм, които се появяват в хода на еволюцията – в резултат на неговото приспособяване към обкръжаващата го геофизична среда. Тези биоритми се наричат циркаритми (от латинската дума circa – около). Към тях се отнасят дневно-нощният (циркадианният), дневно-лунният, приливният (циркатидалният), месечно-лунният (циркалунарният) и годишният, сезонният (циркаануалният). Всички те са свързани с промени в резултат на въртенето на земята, както и с разположението й спрямо Луната и Слънцето, т.е. с фактори, които са действали на планетата още преди появата на първата жива клетка – преди около 3,5 милиарда години. Според някои авторитетни учени по-удачният термин за това научно направление би бил „биоритмология“, но по редица причини в научните среди се е утвърдило названието хронобиология.
Счита се, че основоположници на хронобиологията, т.нар. папи (от английската дума „pope“ – папа), са двама американски учени – Колин Питендрих и Франц Халберг, и един немски – Юрген Ашоф. Доказателство за безспорната значимост на изследванията на тези знаменити учени е фактът, че всеки от тях поне веднъж е бил номиниран за Нобелова награда.
Приема се, че хронобиологията се „ражда“ през 1960 година, през която в лабораторията в Колд-Спринг Харбър (Cold Spring Harbor Laboratory) в щата Ню Йорк, по инициатива на Колин Питендрих се провежда симпозиум, свързан с биологичния часовник на човешкия организъм, в който участват 150 учени от много страни. В тази престижна частна лаборатория, основана през 1890 година, работят 400 учени, девет от които са носители на Нобелова награда. На следващата година най-значимите доклади са публикувани в книгата „Биологичният часовник“ („Biological Clock“), която е първата официална публикация, свързана с това уникално научно направление. В публикуваните материали се прави категоричният извод, че в стремежа си към оцеляване и приспособяване към циклично променящите се фактори на земята всяка клетка на човешкия организъм, всеки негов орган, са поставили в постоянно съответствие своето функциониране.
За измерване на времето човекът най-напред изобретява слънчевия часовник, а по-късно механичните и електронните.
Далеч преди появата на човека обаче живата природа създава биологичния часовник,
който съвременният човек наследява от своите далечни предци. Сега е пределно ясно, че всички части на човешкото тяло работят така, сякаш се управляват от невидим вътрешен часовник. Неговото откриване, разкриването на устройството му, разгадаването на неговия механизъм, както и откриването на възможностите за „поправянето“ му, когато се повреди, това са интригуващите цели на хронобиологията в наши дни.
Човешкият организъм се състои от 37,2 милиарда клетки, в които непрекъснато кипи „живот“ – протичат стотици хиляди биохимични реакции, свързани с превръщането на невероятен брой химични вещества. Управлението на този уникален реактор в човешкото тяло се осъществява от неговия мозък. А как той узнава кои реакции да стартира, а кои да забави или дори да спре? В изпълнението на тази задача активно участие вземат т.нар. сигнални молекули, които предоставят на мозъка нужната информация, въз основа на която той взема своите управленски решения. Едно от тези уникални вещества-вестоносци е мелатонинът, без който човешкият организъм просто не може да съществува.
Мелатонинът е открит през 1958 година от американеца Аарон Лернер от Йейлския университет (САЩ). Той се синтезира в епифизата („третото око“) – шишарковидно тяло с размери от няколко милиметра, разположено между двете полукълба на главния мозък. Синтезът се осъществява в тъмната част на денонощието, в часовия интервал от 0 до 4 часа сутринта. В този часов интервал концентрацията на мелатонин в кръвта нараства около 30 пъти в сравнение с тази в светлата част на деня.
Изходно вещество за синтезата на мелатонина е невротрансмитерът и хормон серотонин, чийто предшественик е аминокиселината триптофан. Освен триптофан за осъществяването на този синтез е необходимо наличието на въглехидрати, витамин В6 и калций. Мелатонинът не се депонира в човешкото тяло, ето защо е необходимо създаването на необходимите условия за неговия безотказен синтез.
Повечето научни изследвания във връзка с хронобиологията са посветени на изследването на циркадните (дневно-нощните) ритми, в които мелатонинът играе ключова роля. Към настоящия момент е доказано, че мелатонинът участва активно в управлението на циркадните ритми, т.е. на вътрешния часовник в човешкото тяло. Последният „показва“ кога да заработят различните негови системи, както и жлезите с вътрешна секреция. Мелатонинът е този, който „напомня“ на мозъка, че е време за нощен отдих, за сън. По време на съня човешкият организъм възстановява понижения си жизнен потенциал – регенерира своите неактивни клетки, нормализира дейността на основните си органи и системи, разтоварва нервната система, а мозъкът започва да обработва постъпилата през деня информация. Температурата на тялото се понижава и организмът преминава на икономичен енергиен режим.
В резултат на мащабните изследвания върху функциите на мелатонина в човешкия организъм беше установено, че той играе съществена роля и в редица други жизненоважни процеси – регулира кръвното налягане, в качеството си на мощен антиоксидант противодейства на процесите на стареене, способства за повишение на капацитета на имунната защита, активно участва в управлението на дейността на клетките на главния мозък и на храносмилателния тракт, спомага за пълноценен сексуален живот и т.н.
Съществена роля в управлението на часовия „оркестър“ играе т.нар.
супрахиазматично ядро, което представлява главния генератор на циркадните ритми,
синхронизиращи функциите на биологичните часовници в човешкия организъм. Супрахиазматичното ядро се състои от две миниатюрни мозъчни структури, изградени от нервни клетки (неврони), разположени в предната част на хипоталамуса. Освен неврони в състава на супрахиазматичното ядро участват и т.нар. астроцити – спомагателни клетки, които освен че подобно на „бавачки“ се грижат за доброто състояние на невроните, те участват в синтезата на невромедиаторите, без които е невъзможна комуникацията между нервните клетки и осъществяването на тяхната управленска дейност.
Съществуват изследвания, които доказват наличието на връзка между нарушението на циркадните ритми и развитието на редица животозастрашаващи патологии като диабет, затлъстяване, бъбречни и сърдечни заболявания, както и рак. Любопитно е, че вътрешния часовник на човешкия организъм „следват“ и дружествените бактерии, населяващи дебелото черво. Т.е. нарушаването на циркадните ритми се отразява неблагоприятно и върху тяхната дейност, а чрез тях – и върху целия организъм.
През последните години се развиха специфични направления в хронобиологията – хронотерапия, хронофармакология и т.н., насочени към прилагане на получените знания за подобряване на жизнения статус на човешкия организъм, превенция и лечение на най-опасните заболявания – сърдечно-съдовите, диабета, невродегенеративните и т.н.
Хронобиологията е съвсем младо научно направление в медицината, но получените резултати от интензивните изследвания през последните десетилетия убедително доказват, че то има блестящи перспективи за сериозен пробив в борбата за здраве и дълголетие.
Доц. д-р Димитър ПОПОВ
