Kronobiologins historia
De flesta av oss har mycket liten kunskap om människokroppens inre klocka. Men en ung vetenskap från Europa som kallas kronobiologi har fått allt större betydelse under de senaste 30 åren. Med kronobiologi menas den dag-natt-cykel som påverkar den mänskliga organismen när jorden roterar. Sedan mänsklighetens begynnelse har ljus och mörker präglat den mänskliga historien. Djupt inne i våra kroppar finns genetiskt manifesterade timers som styr denna grundläggande rytm. Ju mer intelligent vi tar till oss deras information, desto mer användbar blir den. Denna koppling är viktig för att förebygga och behandla sjukdomar samt för läkningsprocessen.
Kronobiologin började utvecklas redan på 1700-talet. Astronomen Jean Jacques d’Ortous de Mairan rapporterade om dagliga bladrörelser hos mimosan. Genom experiment kunde han visa att bladen fortsätter att svänga i en dygnsrytm, även i permanent mörker. Kända forskare som Georg Christoph Lichtenberg, Christoph Wilhelm Hufeland, Carl von Linné och – viktigast av allt – Charles Darwin rapporterade om liknande rytmiska fenomen. Ändå var det inte förrän på 1900-talet som forskningen om kronobiologi började på allvar. Wilhelm Pfeffer, Erwin Bünning, Karl von Frisch, Jürgen Aschoff, Colin Pittendrigh och Arthur Winfree är några av pionjärerna.
Kronobiologins tre grundläggande cykler
Infradianska rytmer
(härledd från det latinska ordet infra, som betyder ”under”, och det latinska ordet diem, som betyder ”dag” – om man bryter ner ordets ursprung betyder Infradian att perioden för denna rytm är längre än 24 timmar, därför är frekvensen under/under den för en dag).
Detta är rytmer som varar längre än 24 timmar. De upprepas bara med några dagars, veckors, månaders eller till och med års mellanrum.
Bra exempel är säsongsrytmer som fågelflyttning, månrytmer (som följer månens faser, eller ca 29,5 dagar) och semi-lunära rytmer (ca 14 dagar) som är förknippade med tidvattencykler. Ett annat exempel är oförutsägbara rytmer (även kallade ”icke cirkadiska rytmer” som inte har någon motsvarighet i miljön), t.ex. en kvinnas menstruationscykel.
Ultradianska rytmer
(härledd från latinets ultra, som betyder ”bortom”, och från det latinska ordet diem, som betyder ”dag” – om man bryter ner ordets ursprung betyder Ultradian att perioden för denna rytm är kortare än 24 timmar, och därför har en frekvens bortom/högre än en dag).
Detta är biologiska rytmer som är kortare än 24 timmar. Det finns många fysiologiska funktioner i människokroppen som exemplifierar en ultradian rytm. Dessa rytmer har flera cykler under en dag. En vuxen person har t.ex. en ansträngnings- och vilocykel ungefär varannan timme.
Ultradiana rytmer reglerar fysiska, emotionella och andliga funktioner. De varar ofta i flera timmar och omfattar intag av föda, blodcirkulation, utsöndring av hormoner, olika sömnstadier och den mänskliga prestationskurvan. Dessa processer är inbyggda i våra kroppar på miljontals olika sätt. Vissa varar bara några sekunder, t.ex. kontrollen av andningen. Vissa varar bara millisekunder, t.ex. de flesta processer som äger rum i cellen på mikrocirkulationsnivå. Tidvattenrytmer (ca 12,4 timmar) observeras ofta i det marina livet, följer tidvattnets övergång från högt till lågt och tillbaka och har en speciell funktion för många människor som bor inom en surfzon.
Dygnsrytm
(från latinets ”circa” som betyder ”runt” och ”diem” som betyder ”dag”)
Detta är rytmer som tar ungefär 24 timmar, t.ex. människans sömn- och vakenhetscykel eller växternas bladrörelser. Många effekter av dygnsrytmen påverkar människan direkt och omedelbart och är därför de som det forskas mest om. Därför hänvisar alla ytterligare förklaringar till dygnsrytmen.
Kronobiologi idag
Kronobiologin expanderar snabbt över hela världen. Läkare, forskare och allmänheten börjar inse fördelarna med att använda kronobiologiska principer i allt från medicinering till att avgöra vilken tid på dygnet som är mest effektiv för att motionera. Kronobiologi används i studier av genetik, endokrinologi, ekologi, idrottsmedicin och psykologi, för att nämna några.
Kronobiologins kronofarmakologiska gren har varit särskilt lukrativ. Tusentals studier har gett information om hur den exakta tidpunkten för ett läkemedel eller kosttillskott kan minska biverkningar, ha en mer kraftfull effekt på målorgansystemet eller sjukdomen och till och med helt störa en fysiologisk process.
Många välrenommerade institutioner har inrättat avdelningar, laboratorier och läroplaner som fokuserar på studier av kronobiologi. Dessa institutioner har bidragit med banbrytande forskning och insikter som har hjälpt till att forma modern medicin och förståelsen av våra medfödda biologiska rytmer. Melatonin, även kallat ”kronobiologins moderhormon”, ljusets effekter på en rad olika sjukdomar och fenomenet kronotyper har varit områden av särskilt intresse.
Kronobiologi anses fortfarande vara en ung vetenskap, men de möjligheter som den erbjuder är oändliga. Våra forskningsmetoder blir alltmer avancerade och med det kommer verkligheten att kronobiologi så småningom kommer att bli den ledande vetenskapliga disciplinen.
Yttre och inre klockor styr våra fysiska, mentala och känslomässiga funktioner utan att vi behöver ingripa. Ju mer intelligent vi anpassar vårt liv till dessa rytmer, desto större blir fördelarna. Oavsett om det gäller munslemhinnan eller levern har varje fysiologiskt system sin egen biologiska rytm. Denna kunskap är av särskild betydelse för sjukdom och läkning. Åkommor som astma, artrit, högt blodtryck, depression, hjärtinfarkt, magsår, sömnproblem, störningar i hjärnans ämnesomsättning och andra har sina egna faser. Den kronobiologiska faktorn hos de aktiva ingredienser som används för att förebygga eller behandla sjukdomar är av avgörande betydelse. Hittills kan vi bara ana en liten del av de hemligheter som ligger bakom dessa ämnen. Ett antal viktiga substanser finns dock redan tillgängliga som en kronobiologiskt meningsfull formel, vetenskapligt testad och bevisad. Till en början avfärdades kronobiologerna. Idag är deras vetenskap en erkänd forskningsgren som undersöker sambanden mellan kropp, själ och tid. Du kanske kommer att få en riktig överraskning!
Den viktigaste slutsatsen från ett kronobiologiskt perspektiv är att vi har ett helt kontrollpaket av genetiskt bestämda interna ”tidsregulatorer”. Viktigast av allt är att vår kropp följer en intern 24-timmarscykel. Hormonfrisättningen beror i slutändan på impulserna från våra inre klockor. Under hjärnans kontroll informerar 150 budbärarsubstanser som cirkulerar i blodet våra organ om den aktuella situationen och föreskriver specifika konsekvenser. Dessa hormoner har en uppiggande och dämpande effekt. Kroppstemperaturen sjunker under sömnen, blodtrycket stiger när vi vaknar och så vidare. Dessa rytmer upprepas var 24:e timme, dag efter dag, natt efter natt. Forskare talar därför om en ”cirkadisk” rytm. Den kortaste upp- och nedcykeln mäts i hjärnvågor som bara varar bråkdelar av millisekunder. De längsta dygnsrytmerna – som hunger eller sömnbehov – sträcker sig över många timmar.
I varje ögonblick förvandlar kronobiologin händelserna i våra organ till ett unikt och distinkt skådespel. En timme senare är ingenting längre som det var för en timme sedan. Med åldern verkar det som om vissa av våra inre klockor tickar långsammare medan andra tickar snabbare. De tenderar att gå i otakt och vissa av dem slutar ticka helt och hållet med åren. Organen börjar utveckla sin egen rytm och störningar uppstår. Om de förblir obehandlade kan sjukdomar utvecklas.
Vetenskapen skiljer ut cirka 80 sjukdomar som alla anses vara sömnrelaterade. Det är just detta mål som kronofarmakologin strävar efter: Rätt formulering vid rätt tidpunkt. Det nuvarande målet är att identifiera en cirkadisk komponent i ett ökande antal sjukdomar eller fysiska dysfunktioner. Detta leder till överraskande behandlingsalternativ som är mer effektiva och har färre biverkningar. Kronobiologiska läkemedel eller kosttillskott omkalibrerar vår inre tidsregulator.
Ljus- och mörkerfaktorn anpassar kontinuerligt våra vardagsfunktioner till en 24-timmarsrytm. I vår kropp omvandlas denna information till ett signalhormon som kallas melatonin. Melatonin utför en mängd uppgifter redan under dagsljuset. Runt kl. 23.00 sker vanligtvis en plötslig ökning av melatoninnivåerna till mellan åtta och tio gånger det normala värdet. Detta är en signal till många organ att minska sin aktivitet och regenerera sig själva. Många äldre människor har dock till stor del förlorat denna nattliga melatoninökning. Många rytmer – inklusive sömn, blodtryck, kroppstemperatur och hormoner – förblir okontrollerade. I dessa fall behövs en smart form av kronobiologiskt stöd. Nya spännande studier har kommit fram till värdefulla slutsatser. Forskarna börjar förstå vid vilken tidpunkt tumörceller tenderar att dela sig. Tidsregulatorer som skiljer sig från friska cellers tidsregulatorer styr tumörerna. Därför är det av avgörande betydelse att terapeutiska cytotoxiner introduceras i målorganet vid en tidpunkt då deras inverkan på tumörtillväxten är större och då deras effekt är mindre skadlig för de kvarvarande cellerna. Kronofarmakologi, sökandet efter terapeutiska åtgärder som är i harmoni med våra inre klockor, är för närvarande det mest fascinerande området inom medicinsk forskning. Vi börjar gradvis förstå att allt fler sjukdomar är rytmstörningar. Detta är det första steget mot principerna för kronobiologi.
Varje cell producerar mycket specifika ämnen, t.ex. aminosyrornas byggstenar. När den önskade koncentrationen har uppnåtts upphör produktionen. Enzymer bryter ner ämnena inom några timmar. En ny cykel börjar. Vissa gener (även kallade ”klockgener”) fungerar som på/av-knappar för dessa processer. De finns i nästan alla typer av mänsklig vävnad och deras inverkan är otroligt mångfacetterad, sofistikerad och smart. Alla delar av människokroppen har receptorer som tar emot information från budbärarsubstanser och neuronala stimuli. ”Klockgenerna” styr deras känslighet. Detta gäller även effekten av vitaminer, spårämnen och andra biologiskt effektiva ämnen, inklusive läkemedel. Huvudströmbrytaren finns i mellankroppen, en central del av hjärnan som består av två strukturer. Mellanhjärnan tar emot meddelanden från speciella fotoceller som finns i näthinnan. Dessa sensorer, som har avkodats först nyligen, känner inte igen föremål eller färger, utan tidpunkterna på dagen, den omgivande atmosfären och årstiderna. De är utgångspunkten för en verkningsmekanism som i sin helhet kan beskrivas som ett kontrollrum där alla inre klockor ställs in. Detta kontrollrum överför växlingen mellan dag och natt från världen utanför till otaliga rytmer i vår kropp och anpassar dem till och mellan varandra. Ljus är en kraftfull pulsgenerator. Om en person överlever en hjärtinfarkt kan bero på vilka solstrålar som skiner in genom fönstret på intensivvårdsavdelningen. Sängar i den norra flygeln av ett sjukhus är på ett mystiskt sätt förknippade med en högre dödlighet.
Kronobiologi i praktiken
För att kunna utföra sina otaliga uppgifter behöver vår kropp ta upp värdefulla ämnen vid mycket specifika tidpunkter på dygnet. Även personer med en hälsosam kosthållning kan uppleva näringsbrister, särskilt om de utsätts för vardaglig stress, miljögifter eller metaboliska störningar. Vetenskaplig forskning har gett oss exakt information om vilka näringsämnen kroppen behöver, när och vilken dosering som ger optimalt stöd för matens smältbarhet. Medan vissa näringsämnen har en ömsesidigt förstärkande effekt, kan andra hämma den önskade effekten. Kronobiologisk praxis förbättrar våra organs förmåga att ta upp vitala biosubstanser. Vitaminer, mineraler, spårämnen och fytofarmaka tillförs i en smart kombination vid rätt tidpunkt. Morgonkapseln hjälper t.ex. kroppen att hålla energibalansen. Kvällskapseln hjälper till att förbränna fett under natten och avlägsna gifter från kroppen. Könsspecifika formler tar hänsyn till de kvinnliga och manliga organens olika ämnesomsättning.
De flesta människor ser vitaminer som något som ger god hälsa och sväljer dem när som helst och tror att de inte kan göra något fel. Långt därifrån! Kronobiologins stränga regler gäller även när man vill åtgärda vitamin- eller mineralbrister. Vitaminer? Titta på klockan först! Tidpunkten är avgörande: För det första har vissa vitaminer en helt annan effekt på morgonen än på kvällen. För det andra kan deras effekt på ämnesomsättningen störa dygnsrytmen för kroppens organ. Att ta en flerkomponentsformulering i en kronobiologisk form är helt enkelt nödvändigt. Att välja olika regimer för män och kvinnor är ännu bättre.
Tanklöst intag av vitaminer och mineraler utan ett tydligt koncept medför risker
De biologiska effekterna av vitaminer och spårämnen uppvisar stora dagliga fluktuationer och påverkar kroppens aktivitetsskiftningar.
Vitaminer som intas med maten eller i form av kosttillskott behöver fett eller vatten för att transporteras till sina målområden. Låt oss först titta på de fettlösliga vitaminerna: När vitaminerna har lösts upp i fettmolekylerna når de lymfkärlen, det primära kärlsystemet för vävnadsvätska. Lymfkärlen är direkt kopplade till endast ett fåtal organ. De relevanta vitaminerna ackumuleras främst i fettvävnad och i levern. När de väl är inne i kroppen kan de inte enkelt elimineras. Eftersom fett har en enorm lagringskapacitet bör sådana vitaminer endast intas med största försiktighet. Det finns bara fyra fettlösliga vitaminer: A, D, E och K. De intas bäst på morgonen efter en riklig frukost och är mindre effektiva om de intas senare på dagen. Vatten finns överallt i kroppen: i cellerna, i blodet och i den interstitiella vävnaden. Vitaminämnen lösta i vatten är universellt effektiva, men också mycket mer flyktiga. De elimineras regelbundet i urinen.
Konsekvent daglig dosering hjälper till att undvika vitaminbrist eller metaboliska störningar. Det finns sju vattenlösliga vitaminer i B-gruppen: folsyra (B9), pantotensyra (B5), tiamin (B1), cyanokobalamin (B12), riboflavin (B2), niacin (B3) och pyridoxin (B6). Andra vattenlösliga vitaminer är vitamin C (askorbinsyra), biotin (vitamin H), kolin och myo-inositol. De flesta vitaminer har ingen direkt effekt utan bidrar endast till vissa funktioner. Det är därför de ofta klassificeras som co-enzymer eller co-faktorer. Resterande uppgifter sköts av andra ämnen – och detta fungerar bara om dessa samtidigt finns tillgängliga i sin aktiva form.
Ju fler forskare som engagerar sig i denna fråga, desto fler kriterier måste uppfyllas. Utmaningen är att använda två helt separata men lika intelligenta multivitamin-mineralprodukter: en på morgonen, den andra vid läggdags.
Kronofysiologi är den gren av kronobiologin som studerar hur fysiologiska processer organiseras i rätt tid. I studien ingår även tidsbestämningen av naturliga biologiska processer. Kronofysiologi handlar om fenomenet kronotyper, eller morgonlärkor och nattugglor. Dessutom förklarar den hur biologiska system och organismers processer förhåller sig till varandra med avseende på timing. Människokroppen är underkastad en 24-timmarsrytm. Vi har en inre klocka (cirkadiansk klocka) som gör att vi kan förutse händelser som upprepas dagligen och anpassa oss till olika miljöomständigheter på ett fysiologiskt optimalt sätt. Våra liv styrs av en dag/natt-rytm. Indikatorer som ljus, mörker och temperatur påverkar vår biologiska rytm, som redan är djupt förankrad i våra gener. Nästan alla vitala processer i kroppen som har studerats är föremål för olika rytmer. Hormoner, signalsubstanser och sockermolekyler som förbrukas och antikroppar i blodkropparna uppvisar varierande koncentrationer i blodet under dygnet. Flera förändringar är också viktiga pacemakers för olika reaktioner i organen. Även uppkomsten av sjukdom och intensiteten i dess symtom följer impulserna från en inre klocka. Detta gäller särskilt för astma, depression och epileptiska anfall. När dygnsrytmen störs påverkas den allmänna hälsan och välbefinnandet kraftigt. Tidsförändringar kan till exempel ha samma effekt som jetlag, inklusive sömn- och koncentrationsproblem, eller till och med depression. Problemen kan bli ännu allvarligare och mer långvariga bland skiftarbetare med tecken på kroniska störningar. Det är bara om vi anpassar vår livsstil till våra inre rytmer som vi kan få den energi som krävs för att hålla oss friska.
Kronopatologi behandlar ämnet störd timing i vitala biologiska processer. Den beskriver olika fenomen där kronologiska sekvenser är onormala, samt dess egenskaper, orsaker, prognostiska och diagnostiska betydelse och terapeutiska implikationer. Sjukdomar hos specifika organismer uppträder vid specifika tidpunkter. Års- och veckorytmer påverkar känsligheten för och frekvensen av sjukdomar, olycksfrekvensen och dödligheten. Avvikelser i den biologiska rytmen är vanliga. Blodtrycket, till exempel, uppvisar en hel del faktorer. Avvikelser uppstår under vissa vardagliga förhållanden, liksom under aktivitets- och viloperioder. Kronopatologin studerar dessa föränderliga fenomen vid funktionsstörningar i organ och vid sjukdomar, i förhållande till den roll som dag/natt-rytmen spelar. De vanligaste områdena där denna vetenskap behövs är hos skiftarbetare och jetlag, som båda kännetecknas av tidsförskjutning.
Kronopatologi hjälper till att identifiera olika faser av avvikelser från normen. Att känna igen tidsberoende egenskaper kan vara av stor betydelse vid diagnos och behandling av en sjukdom. Intelligent anatomi är grunden för läkemedel som har en terapeutisk tidsram.
Kronofarmakologi är en gren inom kronobiologin som studerar vår inre klocka i förhållande till dess effekt på läkemedelsbehandling. Man undersöker hur läkemedel beter sig i människokroppen och hur organens tidsstruktur påverkar detta. Människokroppen följer en 24-timmarscykel och vår inre klocka reglerar dess funktioner. Biologiska rytmer är avgörande för att fastställa korrekt administrering av läkemedel. Effekter och biverkningar av läkemedel kan variera beroende på vilken tid de intas. Denna kunskap är oerhört viktig för behandlingen av en mängd olika sjukdomar. Det är inte bara mängden av den administrerade substansen som är viktig, utan även vilken tid på dygnet den intas. Viktiga frågor som besvaras genom kronofarmakologi är t.ex:
- Vilken substans fungerar bäst på morgonen?
- Vilken substans fungerar bäst mot kvällen?
- Vilka substanser kan tas tillsammans och vilka måste kombineras för att överhuvudtaget fungera? Kan en biologisk substans hämmas av vissa substanser?
- Hur förändras effekten av vissa mediciner i förhållande till den tid på dygnet som de administreras?
- Hur är det möjligt att optimera effekten av mediciner?
Att administrera läkemedel vid rätt tidpunkt kan öka behandlingens effektivitet och hålla biverkningarna till ett minimum. Blodtrycksmediciner och kortisonpreparat kräver särskild noggrannhet när tidpunkten för administrering bestäms. Till exempel sänker vissa blodtryckssänkande läkemedel blodtrycket bättre när de tas på kvällen istället för på morgonen. Patienter kommer att dra nytta av användningen av kronofarmakologi, eftersom det ger viktig information om tidpunkten för medicineringen, vilket leder till högre tolerans och effektivitet i enskilda preparat. Kronofarmakologiska forskare undersöker nya rön när det gäller tidpunkten för medicinering som kommer att förbättra effektiviteten och minska biverkningarna. Många substanser har redan en känd optimal administreringstidpunkt för effekt. Ett antal moderna preparat kan nästan betecknas som intelligenta. Dessa innehåller vissa biologiska mikrosubstanser för hela dagen som bara behöver tas en gång om dagen. De är effektiva från administreringstillfället till långt in på natten eftersom de antingen är utrustade med ett tidslås eller med substanser som frisätts i olika hastigheter.