Циркадный код. Как настроить свои биологические часы на здоровую жизнь

Мы потратили почти 8 лет на выяснение того, как работает этот фоторецептор, как он передает информацию из глаза в мозг и какие участки мозга используют эту информацию, чтобы регулировать сон, депрессию, циркадные ритмы и боль. Даже сегодня я все еще продолжаю заниматься уточнением степени влияния света на циркадные ритмы и роли современных средств освещения в этом процессе. И все же было очень приятно видеть, как всего за 15 лет наше открытие прошло весь путь от простого наблюдения до применения на практике, позволившего более чем миллиарду людей прочувствовать на себе воздействие света на их здоровье.

Вторая цель исследования заключалась в том, чтобы выяснить, как наши внутренние часы передают сигналы времени, как наши органы считывают эти сигналы и в соответствии с ними переключаются на выполнение других функций. Используя новейшую геномную технологию, мы стали следить за тем, какие гены включаются и выключаются в разное время в разных органах. Это исследование началось в 2002 году, и с тех пор мы совершили еще один большой прорыв: установили, что в определенные моменты как в мозге, так и в печени включаются и выключаются сотни или даже тысячи генов. Мы до сих пор продолжаем расширять программу этих экспериментов, изучая другие органы, ткани, мозговые центры и железы. Результаты показывают, что почти у каждого органа есть собственные часы и что в каждом органе есть гены, которые регулярно включаются и выключаются, оказывая воздействие на уровень синтеза белков в зависимости от времени суток.

Получив собственную лабораторию биологических исследований в престижном Институте Солка, я продолжил исследование циркадных часов и наладил сотрудничество со многими выдающимися коллегами. Теперь нам точно известно, что от предсказуемости циркадных ритмов зависит здоровье органов. Точно так же, как мутация генетического кода может привести к той или иной болезни, образ жизни, противоречащий циркадному коду, может способствовать развитию тех или иных заболеваний. Последние несколько лет я работаю с рядом ведущих специалистов в области сердечно-сосудистых и метаболических заболеваний. Вместе с ними мы установили, что нарушение нормальной работы циркадных часов у животных резко повышает их предрасположенность к этим заболеваниям. Постепенно становится ясно, что, с одной стороны, поломка этих часов является первопричиной всех болезней, а с другой – большинство хронических заболеваний вызывает сбой в работе циркадных часов.

В 2009 году нам наконец удалось объединить исследования, касающиеся воздействия света и времени на циркадные часы. Мы разработали простой эксперимент, в ходе которого подвергали мышей воздействию модифицированного цикла света и темноты^1,2. Мыши, как правило, ведут ночной образ жизни и питаются по ночам. Но мы специально кормили их днем, чтобы посмотреть, что произойдет с их внутренними часами. К нашему удивлению, почти каждый ген печени, которому положено включаться и выключаться в определенное время суток, полностью игнорировал световой цикл и вместо этого синхронизировался со временем, когда мыши питались и голодали. Кроме того, эксперимент показал, что практически все ритмы в печени ориентированы на суточный цикл питания и голодания. Так мы убедились в ошибочности нашей теории о том, что вся синхронизирующая информация поступает из окружающего мира через глазные рецепторы голубого света, и установили, что так же, как утренний рассвет заставляет часы нашего мозга начать отсчет следующего дня, первый кусочек съеденной утром пищи запускает часы всех остальных органов.

В 2012 году мы еще больше расширили границы наших исследований. Нам захотелось посмотреть, могут ли болезни быть связаны не только с рационом питания, но и с нарушением циркадного кода. Результаты тысячи экспериментов показали, что, когда мышам предоставляется свободный доступ к продуктам с высоким содержанием жиров и сахара, у них уже через несколько недель начинают развиваться ожирение и диабет. Мы сравнили одну группу мышей, имеющих свободный доступ к жирным продуктам, с другой группой, которой приходилось съедать всю пищу за ограниченный период времени (от 8 до 12 часов). Результаты оказались поразительными: мыши, которые каждый день потребляли одинаковое количество калорий из точно таких же продуктов за 12 часов или менее, оказались не подверженными ожирению, диабету и заболеваниям печени и сердца. Еще больше нас удивило то, что, когда мы переводили больных мышей на ограниченный по времени распорядок питания, ход болезни удавалось повернуть вспять без каких-либо лекарств или изменений диеты.

Поначалу научное сообщество отнеслось к нашему открытию скептически. Традиционно принято считать, что наше здоровье зависит от того, какие продукты и в каких количествах мы употребляем. Но постепенно аналогичные результаты стали поступать из других лабораторий во всем мире, включая материалы наблюдений за людьми. Теперь нам точно известно, что значение имеет не только то, какие продукты и в каких количествах мы едим, но и то, когда мы их едим.