Присутствие в циркадных биоритмах генетической и внешнесредовой составляющих сомнений не вызывает. С общебиологических позиций генетическая составляющая является как бы более фундаментальной. Клинические наблюдения, в частности за близнецами, во многом это подтверждают (Заславская P.M., 1991). В то же время есть ситуации, когда довлеющими здесь выступают внешнесредовые влияния, а генетические являются затушеванными (Baumgart P. et al., 1989).
Механизмы циркадных биоритмов начинаются с молекулярного, субклеточеского и клеточного уровней. Такой ритм прослеживается даже в культуре клеток. Затем это переходит на более крупные структуры, органы, системы и целостный организм.
Мультиосцилляторная модель возникновения и поддержания биоритмов целостного организма разумеет существование главного внутреннего пейсмейкера, который ведет этот ритм, и одновременно множества относительно самостоятельных осцилляторов – ритмов. Система работает во многом на принципах обратной связи, на фоне циркадно меняющейся чувствительности эфферентных структур к центральным импульсам (нейрогенно-эндокринно-гуморальным).
Центральным внутренним пейсмейкером является гипоталамус, его супрахиазматические ядра (СХЯ). Условно строится такая цепь (рис. 4.1): гипоталамус – эпифиз – гипофиз – вегетативная нервная система – периферические эндокринные железы – ткани и органы, выделяющие действующие гуморальные субстанции, – периферические рецепторы – эффекторные органы [17] .
Рис. 4.1.
Звенья передачи световой импульсации к эпифизу (выработке мелатонина)Выпадение некоторых из этих звеньев может и не нарушать (или не нарушать существенно) циркадную биоритмику организма. Сложность взаимоотношений, асинхронность некоторых звеньев в цепи циркадных биоритмов можно видеть на примере эндокринной системы (Дедов И.И., Дедов В.И., 1992). Существует следующая в упрощенном виде классификационная последовательность: времязадатель – свет, рецептор – сетчатка глаза, колебатель – СХЯ, осциллятор I уровня – эпифиз, осциллятор II уровня – гипофиз, осцилляторы III уровня – эндокринная система и нервные окончания, осцилляторы IV уровня – органы и периферические системы.
Свет в обычной жизни, по общепринятым представлениям (Арушанян Э.Б., 2006; Анисимов В.Н., 2007; Zawilska J.B. et al., 2009), является внешним раздражителем, обусловливающим биоритмы, прежде всего циркадные, человека [18] .
В данной цепи свет является внешним, а супрахиазматические ядра внутренним пейсмекерами суточных биоритмов. Однако такая схема требует ряда уточнений. Свет в большинстве случаев, но отнюдь не всегда, выступает водителем означенных биоритмов. Гипоталамус со своими СХЯ «зациклен» с эпифизом – мелатонином, который в цепи стоит за СХЯ, но и сам он циклически воздействует на них. При этом все же первичны здесь функции СХЯ. Роль мелатонина в регуляции АД, его суточного ритма требует специального рассмотрения.
Свет – мелатонин – суточный ритм артериального давления.
С фундаментальных биологических позиций при рассмотрении циркадных биоритмов основной интерес представляет природная освещенность [19] . Смена светового дня и темной ночи обусловливает циркадные биоритмы: сон – бодрствование, снижение АД ночью и др. Все это связывается с продукцией мелатонина, образуемого и секретируемого эпифизом в основном в темноте (отсюда мелатонин обозначается как «гормон темноты» или «ночной гормон»).Днем освещенность на открытом пространстве колеблется в пределах (порядка) от 3000 лк в утренние и вечерние часы при дожде до 100 000 лк в полдень солнечного дня. Чаще всего речь идет об интервале 10 000–100 000 лк. В ясную лунную ночь освещенность составляет порядка лишь 0,25 лк. В офисах рекомендуемая освещенность составляет лишь 500–750 лк, что достигается тем или иным освещением. В относительно стандартном помещении с окнами освещенность внутренней стены составляет обычно 0,5–2,5 % от наружной.
Считается, что секреция мелатонина эпифизом прекращается при освещенности в 1500–2500 лк. Тем самым человек даже днем в помещении чаще всего находится еще в относительной биологической темноте. При этом есть мнение (цит. по В.Н. Анисимову, 2007), что уже значительно более слабая освещенность – 100 лк белого света может существенно снижать выработку мелатонина (встречаются величины 60 лк и даже 10 лк; наибольшая чувствительность имеет здесь место к голубому и синему участкам спектра).