Zmena času: Moderný človek je ako rozladený orchester

Francúzsky vedec Jean-Jacques d'Ortous de Mairan urobil v 18. storočí jednoduchý pokus s rastlinami v tmavej skrini. Aj bez svetla otvárali a zatvárali listy v pravidelnom rytme. Vysvetlil si to tak, že rastliny cítia slnko, aj keď ho „nevidia“. Dnes vieme, že pozoroval, ako sa prejavujú vnútorné hodiny. Majú ich všetky živé organizmy?

Pokusy ukazujú, že áno. Majú ich rastliny, jednobunkové baktérie. U človeka má dokonca každá bunka svoje hodiny, ktoré sa regulujú a synchronizujú s centrom v mozgu.

Vnútorné hodiny sú teda staré ako sám život?

Je to niečo, čo sa vyvinulo počas evolúcie, aby sa organizmus dokázal pripraviť na podmienky prostredia, ktoré prídu. Tento systém reaguje na najspoľahlivejší signál – striedanie svetla a tmy. Zaujímavá je obrovská variabilita biologických rytmov u rôznych živočíchov.

Ak máme vnútorné hodiny v každej bunke, ako sa dokážu zladiť?

Striedanie svetla a tmy nastavuje suprachiazmatické jadrá v mozgu. Tie sú akýmisi centrálnymi hodinami a regulujú ostatné biologické rytmy. Tieto jadrá informujú náš organizmus o tom, či je svetlo, alebo tma. Keď je noc, žľaza v mozgu – epifýza začne vylučovať do krvi hormón melatonín a organizmus vie, že je noc a spúšťajú sa opravné a antioxidačné procesy. Keď je svetlo, produkcia melatonínu sa zastaví a spúšťajú sa procesy, ktoré pripravia organizmus na aktivitu, napríklad zvyšovaním hladiny hormónu kortizolu.

Poslednú Nobelovu cenu za medicínu získali vedci Jeffrey Hall, Michael Young a Michael Rosbash za objav, ktorý pomohol lepšie pochopiť fungovanie vnútorných hodín. Čo vlastne zistili?

Že vnútorné hodiny máme zakódované dokonca priamo v génoch. Podarilo sa im objaviť a opísať fungovanie génov, ktoré sú zodpovedné za tvorbu biologických rytmov, teda vytváranie biologických rytmov na molekulárnej úrovni.

Znamená to, že vnútorné hodiny máme vrodené? Neusmerňuje biologické rytmy matka dieťaťa?

Matka informuje dieťa o vonkajších svetelných podmienkach prostredia pomocou melatonínu. Je to malá molekula, ktorá prechádza cez placentu a prechádza aj do materského mlieka. U mláďat sa postupne vyvinie vlastný mechanizmus. Práve kvôli otázke, či sú biologické rytmy vrodené, alebo naučené od rodičov, sa robili pokusy na vtákoch. Vývoj vo vajíčku môže prebiehať nezávisle od matky napríklad v inkubátore. Ukázalo sa, že vyliahnuté vtáky sa správali úplne prirodzene rytmicky. Čím sa potvrdilo, že biologické rytmy sú geneticky podmienené.

Jeden z trojice nobelistov, biológ Michael Rosbash sa priznal, že keď publikoval svoj výskum v 80. rokoch 20. storočia, nemyslel si, že urobil zásadný objav. Zmenilo sa to? Bola chronobiológia, náuka o čase v živých organizmoch, dlho podceňovaná?

Určite. Profesor Michal Zeman z našej katedry bol prvým (a je stále jediným profesorom chronobiológie, pozn. red.) na Slovensku. V Česku pôsobí o čosi silnejšia skupina, v začiatkoch ktorej stála profesorka Helena Illnerová (v rokoch 2001 až 2005 bola predsedníčkou Akadémie vied Českej republiky). Už dlhšie sa vedelo, že je to práve svetlo, ktoré potláča hormón melatonín, no nevedelo sa, ktorá zložka. Až na začiatku 21. storočia sa pri pokusoch zistilo, že ide o modré svetlo (chladné, ranné). A následne vedci objavili nový fotoreceptor v oku – melanopsín, ktorý je najcitlivejší na kratšie vlnové dĺžky, na modré svetlo. Je úžasné, že ho objavili takto „neskoro“. Až teraz sa v medicíne objavuje chronoterapia ako zaujímavý a progresívny spôsob liečby. Dnes už je známe, že okolo šiestej hodiny večer je teplota tela najvyššia a že produkcia hormónov je rytmická, napríklad rastový hormón je produkovaný počas spánku, preto majú deti viac spávať. Takisto nemôžeme vykonávať nejakú liečbu o siedmej ráno len preto, že sa v nemocnici mení zmena.

Má nerešpektovanie vnútorných hodín veľký vplyv na zdravie človeka?

Akútne to má vplyv na výkonnosť, pozornosť, na spánok. Ale to poznáme všetci, len možno netušíme skutočnú príčinu. Väčšie nebezpečenstvo však hrozí vtedy, ak si náš systém sústavne narúšame a prestavujeme. Človek je potom ako rozladený orchester. S tým ide ruka v ruke nezdravý životný štýl. Aby si udržal pozornosť, stále niečo je, fajčí. Pije kávu. Neustále svoj systém bičuje. On to vydrží. Kým je mladý. Časom sa to však niečomu pripíše.

Môže byť rozladenie vysvetlením mnohých chorôb, ktoré majú rastúci trend? Rakoviny, obezity, demencie či dokonca neplodnosti?

Myslím si, že áno. Vedecké výsledky ukazujú, že civilizačné ochorenia sprevádza nesúlad medzi fungovaním centrálnych a periférnych hodín. Štúdia na tisícoch zdravotných sestier ukázala vzťah medzi prácou na zmeny a rakovinou prsníka v neskorších rokoch. Vo všeobecnosti je však veľmi ťažké to vedecky podchytiť, pretože vplyvov je veľa. A navyše každý človek je iný. V chronobiológii berieme do úvahy aj chronotyp človeka. Niekto je neutrálny, iný je ranný typ – škovránok, ďalší je sova a má vyššiu mentálnu výkonnosť až večer. A navyše biologický rytmus sa vyvíja a mení s vekom. Mladí ľudia sú skôr večerné typy. S pribúdajúcim vekom majú sklon k rannosti.

Je to opäť niečo vrodené alebo to ovplyvňuje prostredie? Nemení sa väčšina ľudí na sovy vplyvom moderného životného štýlu?

Veľa ľudí by to tak asi chcelo, lenže mnohí to nedokážu. Je to dané. Vedci skúmali tínedžerov z tradičných spoločností, ktorí nemali televízor a výdobytky modernej doby. Potvrdili, že aj u nich platí, že mladí ľudia sú skôr večerné typy a postupne sa to posúva smerom k rannosti. Prečo? Možno opäť preto, aby človek prežil. Neviem si predstaviť farmára, ktorý vstáva neskoro.

Čo vlastne vnútorné hodiny naladí? Je to ranné modré svetlo?

Áno. Dôležité je dopoludňajšie slnko, respektíve svetlo s vysokou intenzitou. Modré svetlo vníma spomínaný fotoreceptor melanopsín aj cez zatvorené oči, pretože viečka prepúšťajú časť svetla.

Je dôležité, aby sme sa každý deň takto nastavovali?

Samozrejme. Hoci biologické rytmy bežia neustále, aj bez vplyvu slnka. Čo potvrdili experimenty v bývalých vojenských bunkroch (uskutočnil ich jeden zo zakladateľov chronobiológie, profesor Jürgen Aschoff v Ústave Maxa Plancka pre fyziológiu správania v Andechs v Nemecku). No práve slnko synchronizuje naše biologické rytmy s prostredím, v ktorom žijeme, a ktoré sa v prírode dynamicky a rytmicky mení.

Foto: Andrej Barát, Pravda

jar, Rázusovo nábrežie Prvé jarné lúče každý rok zaplnia Rázusovo nábrežie v Bratislave. Pobyt na dennom slnku aspoň trochu zmierňuje škodlivé vplyvy nočného svietenia.

Vnútorný rytmus netrvá u človeka presne 24 hodín. Naznačuje to aj slovo, ktorým sa tento rytmus označuje – cirkadiánny, teda trvajúci približne jeden deň. Prečo je to tak?

Nevie sa presne, prečo to tak je. Naše vnútorné hodiny sú akoby nastavené na trochu dlhší čas. V konštantných podmienkach (napríklad v spomínanom experimente v bunkri) sa náš rytmus predlžuje. Súvisí to aj so spomínaným chronotypom. Ranné typy majú sklon k skracovaniu, večerné k predlžovaniu. Ak si ten rytmus narušíme, zmena sa prejaví posunom v nasledujúcich dňoch. To sa deje aj pri cestovaní v časových pásmach a tiež pri jesennom alebo jarnom posúvaní času.

Ako zvládate jarný posun času, a teda jarné rozladenie vnútorných hodín vy?

Keďže som ranný typ, takže dobre. Ale večerné typy na tom môžu byť horšie.

Je posúvanie času v dnešnej dobe ešte potrebné?

Položme si otázku, ako by vyzeralo leto, ak by sme letný čas nemali? My tomu síce hovoríme časový posun, ale v angličtine sa to označuje pojmom daylight saving time, čiže je to čas, ktorým využívame čo najviac denného svetla. Ak by sme mali zimný, prirodzený čas, tak by sme v lete išli do práce v oveľa horúcejšom prostredí. Ranné svetlo by sme mali už aj o pol štvrtej hodine a letný večer by sa končil o hodinu skôr. A teraz si predstavte tie rozdiely v rôznych krajinách, veď rovnaké časové pásmo zdieľa Brusel aj Košice. A len medzi Bratislavou a Košicami je rozdiel v čase svitania približne 10 minút. Je pravda, že existuje skupina citlivejších ľudí, ktorí môžu pociťovať problémy z chronobiolo­gického hľadiska. Iste, je to narušenie biologického rytmu. Ale o čo prídeme, ak si hodiny nebudeme prestavovať? Možno by sme mali nájsť iný kompromis.

Vášnivá bola debata aj v Európskom parlamente. Ten nakoniec uznesenie o zrušení letného času schválil a posunul Európskej komisii. Slovenská europoslankyňa Anna Záborská sa opierala o štúdie, podľa ktorých priame aj nepriame zdravotné náklady v Európskej únii predstavujú každoročne 131 miliárd eur, čo je takmer celý rozpočet európskych inštitúcií. Podľa prieskumu deviatich európskych univerzít má zdravotné problémy 20 percent Európanov. Naozaj to môže mať taký vplyv?

Ak sú tieto čísla relevantné, potom hovoria samy za seba. Bola publikovaná aj rešerš vedeckých výskumov z USA, zo Švédska, z Chorvátska, Nemecka a ďalších krajín, ktoré hľadajú súvislosť medzi časovým posunom a výskytom infarktu. Ide dokopy asi o 90-tisíc prípadov. Autori rešerše skonštatovali, že môže existovať určité slabé spojenie medzi zmenou času a srdcovou príhodou. Ich výskyt môže byť o 4 až 20 percent vyšší. Lenže infarkt môže mať veľa rôznych príčin. Často sa v diskusiách objavuje argument o vyššom výskyte úrazov. To sa nepotvrdilo. Jednoducho náš systém sa väčšinou s touto zmenou vyrovná. Určite sú extrémy, ktorým to prekáža, ale za jeden-dva týždne sa systém zase prestaví.

Podľa jednej štúdie sa až 90 percent Európanov vystavuje škodlivému svieteniu v noci. Vyžaruje z tabletov, mobilov, počítačov. Predstavuje to nebezpečné narušenie vnútorných hodín?

Môže to byť dokonca oveľa závažnejší problém ako časový posun. Objavuje sa v posledných desiatich rokoch, keď sa rozmohlo používanie tabletov a smartfónov a ďalších elektronických zariadení a svetelných zdrojov, ktoré vyžarujú svetlo na podklade LED svetelného zdroja. Je to najmä modré svetlo, o ktorom sme už hovorili. Človeku signalizuje, že sa len začína deň. No pritom sa začína noc. A to je mätúce. Nočný odpočinok nie je kvalitný, stupňuje sa nepozornosť a ďalšie problémy. Aj na našej katedre sme robili pokusy, ktoré preukázali, že svoj vplyv má už veľmi nízka intenzita umelého osvetlenia počas noci. V tomto smere boli staré obyčajné žiarovky vhodnejšie, aj keď energeticky samozrejme náročnejšie. Vyžarovali minimum modrého svetla, miesto toho viac oranžového, teplého svetla.

Foto: Andrej Barát, Pravda

obrazovka, dieťa Svetlo z mobilov, tabletov, počítačov má vplyv na zdravie dospelých aj detí. Dokáže rozladiť vnútorné hodiny človeka.

Tento trend je nezvratný. Dá sa to nejako zmierniť?

V domácnostiach by sme mali na nočné svietenie používať takzvané teplé svetlo s teplotou farby okolo 2 700 Kelvinov. Ja napríklad používam šetrič obrazovky, ktorý blokuje modré svetlo v čase, keď sa vonku začína stmievať. Obrazovka je viac oranžová, možno to trochu znižuje viditeľnosť, niekoho to môže aj uspávať. Ale my predsa nie sme stroje! Každý si to musí regulovať sám. A musí si to zrejme uvedomiť aj spoločnosť. Keď som bola v divadle, počas prestávky sa všetci zoradili ako lastovičky na chodbe a svietili si do tváre mobilmi. Čo také dôležité tam ľudia majú? Čo sa stalo za tú trištvrte hodinu? Prečo sa radšej nepozerajú partnerovi do očí a nerozprávajú sa? Možno sa ľudia nevnímajú, ale vyzerá to hrozne. Zároveň je to trend. Zavádzanie LED svetiel v domácnostiach, ale aj na uliciach, v reklamných pútačoch má svoje ekonomické výhody, lenže uvedomujeme si všetky dôsledky pre nás ľudí a pre prírodu? Je známy prípad malých korytnačiek, ktoré sa vyliahli na pobreží. Normálne by mali ísť za svitom mesiaca do mora, no oni išli za svetlom, ktoré vyžaroval do oblohy mrakodrapom z mesta. Zvieratá sú zmätené. Ľudia sa ešte môžu chrániť žalúziami, závesmi, maskami na spanie.

Môže denné svetlo pomôcť?

Ak má niekto problém so spánkom a má možnosť sa doobeda vystaviť dennému svetlu, mal by to využiť. Pretože štúdie potvrdili, že ak sa ľudia cez deň vystavili intenzívnemu svetlu, tak neboli v noci tak náchylní na potlačenie melatonínu vplyvom nočného svietenia. Je zaujímavé, že poznáme napríklad normy na denné svetlo, no neexistujú normy na nočné svetlo. Rovnako je potrebné venovať sa aj osvetleniu interiéru, ktoré by zohľadňovalo biologické rytmy, nie len viditeľnosť, pretože je veľmi veľa ľudí, ktorí musia pracovať celý deň pod umelým svetlom. Nočné svietenie je nový fenomén a prináša nám zatiaľ viac otázok ako odpovedí. Uvidíme, čo prinesie.