Счастливое старение. Рекомендации нейробиолога о том, как жить долго и хорошо

Циркадные ритмы – результат работы биологических часов, эволюционной адаптации к 24-часовому периоду вращения Земли вокруг своей оси[493]. Эти ритмы позволяют телу и разуму прогнозировать, что произойдет дальше, чтобы лучше подготовиться к различным ситуациям и обстоятельствам. Например, прогнозирование восхода солнца позволяет головному мозгу вырабатывать химические вещества для пробуждения, такие как орексин, дофамин и норэпинефрин, и подавлять действие веществ, вызывающих сонливость, таких как мелатонин, аденозин и гамма-аминомасляная кислота, которые могут вызывать у нас желание перевернуться с боку на бок и снова уснуть. Эти внутренние часы помогают нам просыпаться по утрам отдохнувшими и готовыми действовать.

Биологические часы сформировались на раннем этапе эволюции, когда большинство клеток были чувствительны к свету[494]. В итоге эти светочувствительные клетки стали частью растений, грибов и всех многоклеточных организмов. Часы были обнаружены и в хлебной плесени neurospora crassa («нейроспора густая»), где они вырабатывают споры в подходящее время суток, когда в воздухе максимальная концентрация спороносной влаги, и в глазах морской улитки аплизии, предки которой отделились от наших предков 500 миллионов лет назад

[495]. Часы аплизии корректируют память и локомоторную активность в соответствии с чередованием дня и ночи. Они заложены в генах. Было установлено, что сотни миллионов лет эволюции одни и те же гены управляют клеточными часами во всех организмах – от бактерий, растений и плодовых мушек до рыб, птиц, млекопитающих и людей. У аплизии ученые обнаружили гены, поразительно сходные с генами человека, в том числе связанные с болезнями Паркинсона и Альцгеймера[496].

Растения используют светочувствительные внутренние клеточные часы для определения продолжительности дня. С приближением осени, когда дни становятся короче, эти часы активируют гены, подающие растению сигнал производить семена и сбрасывать листья. Весной клеточные часы отмечают, что дни становятся длиннее, и растения снова распускают листья, а также производят цветы и плоды. Биологические часы помогают растениям подготовиться к восходу солнца – поднять листья, повернуть их к солнцу и обеспечить готовность «внутренних фабрик» к фотосинтезу, в процессе которого солнечный свет превращается в питательные вещества. Ночью эти часы регулируют открытие и закрытие пор листьев, а также их складывание для предотвращения потери воды в ночное время[497]. Если такие часы регулируют жизнедеятельность растений, плесени и моллюсков, только представьте себе всю сложность различных функций, выполняемых ими в организме человека. Кроме того, биологические часы настолько сильно влияют на старение, что, когда ткань таких часов молодых животных пересаживали старшим, их продолжительность жизни увеличивалась[498]

.

ГЛАВНЫЕ ЧАСЫ

В основе циркадных ритмов млекопитающих лежат три процесса:

1. Система ввода принимает информацию из внешней среды, состоящую из сигналов о смене дня и ночи и циклах потребления пищи, поступающих через периферические осцилляторы.

2. Центральный, главный осциллятор, или часовой механизм, отслеживает время входных событий и может генерировать постоянный ритмический сигнал.

3. Исходящие пути, позволяющие главным часам синхронизировать работу различных периферических осцилляторов, управляют физиологическими функциями, такими как пищеварение, циклы сна и бодрствования, температура тела, голод и ясность ума.

Таким образом, циркадные ритмы имеют иерархическую структуру, а различные фрагменты системы биологических часов обмениваются друг с другом информацией и модифицируют друг друга с помощью циклов прямой и обратной связи. Все клетки головного мозга и тела чувствительны ко времени дня[499], а гены (такие как PER1, BMAL1, CLK1, DBT и самый известный ген CLOCK) активируют белки в соответствии с циклом продолжительностью примерно 24 часа. Я говорю «примерно», потому что эти клетки функционируют как дешевые часы: они часто останавливаются, спешат или отстают. Для регулирования их работы в ходе эволюции сформировались главные часы. У людей они расположены в гипоталамусе, а именно в супрахиазматическом ядре (СХЯ), и представляют собой примерно 20 тысяч нейронов, осциллирующих в соответствии с почти 24-часовым ритмом. Момент или фаза начала этого ритма может быть переустановлена под воздействием света или других факторов, задающих время (их обозначают термином «цайтгебер» от немецкого слова zeitgeber – дающий время).

Супрахиазматическое ядро напоминает начальника оживленного железнодорожного вокзала, который обеспечивает движение поездов по расписанию, чтобы они не сталкивались друг с другом, а люди, которым необходимо куда-то добраться, вовремя попадали в пункт назначения. У него меньше сходства с атомными часами, с которыми правительства сверяют официальное время в своих странах, поскольку атомные часы работают при минимальном вмешательстве извне или при полном его отсутствии.