Dünya içerisinde yaşam, gündüz ve gece döngüsüyle sürmektedir. Dolayısıyla insanlar dahil tüm canlı türleri bu döngüden etkilenmektedir. Gece ve gündüz döngüsünün varlığının hayatımızdaki en bariz örneği uykudur. {1*} Uyku dışında beslenme, metabolizma ve kan basıncı gibi bu ritme uygun pek çok davranış ve biyolojik işlev bulunmaktadır. {2*}
Güçlü Bir Bağışıklığa Sahip Olmanız İçin Gereken Vitaminler! Youtube Videomuzu İzleyebilirsiniz.
Aslında tüm bu ritimsel hareketler olmasa da çoğu vücut işlevi gece ve gündüz ritmine sahiptir. Biyoloji ve davranışlardaki bu 24 saatlik döngülere sirkadiyen ritim denilmektedir. {3*} Sirkadiyen ritimleri üreten ve çevresel gece-gündüz döngüsüyle senkronize olan fizyolojik sistem sirkadiyen zamanlama sistemidir.
Sirkadiyen ritim sistemi, halk arasında biyolojik saat denilen vücudun içsel zamanlama tutan bir mekanizmadır. {4*} Bu sistem zamana bağlı olarak biyolojik süreçlerin ritimlerini kontrol eden bir nevi saattir. Vücudun bu sürecini inceleyen bilime ise kronobiyoloji denilmektedir.
Nasıl gündüz (uyanıklık, aktivite, beslenme) ve gece (uyku, dinlenme) yaptığımız eylemler varsa, vücudumuzdaki hücre ve sistemlerin de “biyolojik günü” ve “biyolojik gecesi” vardır. {5*} Sirkadiyen zamanlama sistemi, uyumlu bir hücresel aktivite modeli oluşturmak için endokrin ve metabolik ritimleri düzenleyen neredeyse bir biyolojik kalp pilidir. {6*} Biyolojik saat, birbirine bağlı iletişim yolarını ve işlevlerini koordine etmektedir. {7*} Zamanla uyumsuz yolları ve işlevleri ayırmakta ve biyolojimiz ile davranışlarımızı çevre ile senkronize etmektedir.
İnsan biyolojisi gün boyunca uyanık kalmayı sağlamak ve fiziksel aktiviteleri besinler ile desteklemek için sirkadiyen zamanlama sistemini kullanmaktadır. Sistem, metabolizmayı enerji üretimi ve enerjinin depolanması için kullanmaktadır. Sirkardiyen sistem gece boyunca ise metabolizmayı yavaşlatarak uyumayı teşvik etmektedir (örneğin insülin sinyallerinin azaltılması ve leptinin arttırılması). Ayrıca sirkadiyen zamanlama sistemi, depolanmış enerji rezervlerini parçalayan ve kanı koruyan metabolik yolları destekleyerek depolanan enerjinin mobilizasyon durumuna geçmesine neden olmaktadır.
Bu sistem sayesinde vücut, hücrelerin ve sistemlerin (sinir, sindirim vb.) çevredeki değişiklikleri ve yakın çevresel, davranışsal veya biyolojik kalıpları tahmin etmektedir. Böylece insan vücudu, olası değişikliklere uyum sağlayabilmektedir. Örneğin; güneş battığında vücudumuz uyuyacağımızı bilmektedir. Bu yüzden enerji kullanımı en aza inmektedir. Gündüz olduğunda ise vücut, birazdan uyanacağını bilir ve tüm günü atlatmak için depolanan enerjiyi kullanmaktadır. Ayrıca bir miktar enerji de gün içerisinde depolanmaktadır. {8*}
İçindekiler
Biyolojik Saat Nasıl Çalışır?
Vücudumuzdaki her hücrenin, etkinliklerini zamanlayan bir tür öz saat vardır. {9*} Bu, çoğu hücrede saat genleri adı verilen bir dizi gen sayesinde oluşmaktadır. Saat genleri, dokuya özgü işlevleri zamanlamaktadır. Genler ayrıca hücre metabolizması ve işlevinde günlük hareketleri oluşturmak için diğer genlerin ritmik aktivitesini kontrol etmektedir.
Dokuya özgü bu saatlerin vücudumuzdaki dengeyi korumak için uyumlu bir şekilde çalışması gerekmektedir. Bu işlemler, beynimizdeki tüm sirkadiyen süreçleri organize eden bir ana saat tarafından yaratılmaktadır. Bu merkezi saat, hipotalamusun suprakiazmatik çekirdek (SCN) adı verilen bir bölgesinde bulunmaktadır. {10*}
SCN’deki saat genleri biyolojik saatimizin doğal işleyişini belirlemektedir. Her gün sıfırdan başlayan bu süreç 24 saat sürmektedir. {11*}
SCN, melanopsin adı verilen ışığa duyarlı bir protein içeren retina nöronlarından girdi almaktadır. {12*} İçsel olarak ışığa duyarlı retina ganglion hücreleri (ipRGC’ler) olarak adlandırılan bu nöronlar, çevresel ışık seviyelerini algılamakta ve bu sayede SCN saatini gece ve gündüz döngüsüyle senkronize etmek için sıfırlamaktadır. Daha sonra SCN tüm hücresel saatleri ışık döngüsüne katabilmektedir. Bu esnada iletişimi ise hormonlar sağlamaktadır. Hormonlar, mesajları kan yoluyla uzun mesafelere taşıyabilmektedir ve bu nedenle de sirkadiyen ritim biyolojide önemli bir iletişim sistemidir. Bu sinyalleşmede kilit rolü ise melatonin ve kortizol isimli iki hormon oynamaktadır.
Gecenin İletişimini Sağlayan Hormon Melatonin
Melatonin hormonu, sirkadiyen zamanlama sisteminin önemli bir sinyal molekülüdür. {13*} Melatonin epifiz bezi tarafından sirkadiyen bir ritimde üretilmektedir. {14*} Hormon, gün batımından hemen sonra yükselmekte, gecenin ortasında zirve yapmakta (saat 2 ile 4 arasında) ve daha sonra yavaş yavaş azalıp çok düşük seviyeye düşmektedir.
Epifiz bezi tarafından melatonin üretimi, sadece geceleri aktif olan bir nöronal sinyal yolu aracılığıyla SCN tarafından aktive edilmektedir. {15*} Gündüzleri retinadan gelen ışık girişi, epifiz bezine giden SCN sinyalini engellemektedir. Böylece melatonin sentezi durmaktadır. Bu mekanizma sayesinde melatonin üretimi ışık tarafından engellenmekte ve karanlık tarafından arttırılmaktadır. {16*}
Pineal melatonin kan akışına katılmakta ve vücudumuzdaki tüm dokulara ulaşmaktadır. Melatonin burada saat genlerinin aktivitesini sağlamakta ve gecenin gelişini haber veren bir zaman verici görevi görmektedir. {17*} Beyin ve periferik dokulardaki etkisiyle melatonin uykuyu teşvik etmekte ve fizyolojik süreci geceye göre hazırlamaktadır. Melatoninin hedeflerinden biri de merkezi saatin ritmini ayarlamak ve tüm sistemin senkronize çalışmasını sağlamaktır.
Bu bağlamda melatonin, biyolojik saati öngörme ve geciktirme kapasitesine sahip hayati önemde bir hormondur. {18*}
Gündüzün İletişimini Sağlayan Hormon Kortizol
Kortizol hormonu çoğunlukla stres hormonu etkisiyle bilinmektedir, ancak aynı zamanda sirkadiyen zamanlama sisteminde önemli bir sinyal molekülüdür. Kortizol, böbreküstü bezindeki mitokondri tarafından SCN tarafından kontrol edilen sirkadiyen bir ritimle üretilmektedir. {19*}
Uyandıktan sonraki ilk saat içinde, kortizol uyanma tepkisi (CAR) üretiminde keskin bir artış olmaktadır. {20*} Sabah en çok kortizol üretimi yaşanmakta ve hormon gün boyunca sürekli azalmaktadır. Kortizol üretimi uykunun ilk yarısında çok düşükken uykunun ikinci yarısında sürekli yükselmektedir.
Şafak vaktindeki kortizol seviyelerindeki artış vücudun şunları yapmasına izin verir:
- Gece boyunca aç kaldıktan sonra yakında uyanacağınızı tahmin etmek
- Fiziksel aktivite ve beslenmeye hazırlanmak
Bunlar sonucunda hücreler besinleri işlemeye, enerji taleplerine yanıt vermeye ve enerji rezervlerini yenilemeye hazırlanmaktadır. Kortizol salgılanması en çok sabah tepe noktasına ulaşmaktadır. Kortizoldeki artış vücut uyarılmasını arttırmakta ve biyolojik gündeki hareket ve davranışlar başlamaktadır. {21*}
Sikardiyen Ritim Ne Zaman Bozulur?
Sikardiyen ritim, gün içerisindeki ışık sayesinde düzenlenmektedir. {22*} Örneğin, melatonin üretimi, sabah ışığının zenginleştiği parlak mavi ışık tarafından engellenir. Kortizol ise uyanma zamanından etkilenmekte ve özellikle sabahları mavi ışığa maruz kalındığında miktarı fazlalaşmaktadır. {23*}
Vücudumuz günün 24 saatlik düzenini takip edecek şekilde optimize edilmiştir, ancak teknoloji ve modern yaşam tarzları bu düzeni bozmaktadır. Parlak mavi ışık, ekranlar ve enerji tasarruflu ampuller de dahil olmak üzere yapay ışık kaynakları tarafından yüksek miktarlarda yayılan bir ışık türüdür. Normal oda ışığı gibi nispeten düşük ışık yoğunluklarında bile bu ışık kaynaklarına gece maruz kalmak melatonin üretimini engelleyebilmektedir. {24*}
SCN, sikardiyen bozulmaya yanıt olarak oldukça hızlı bir şekilde sıfırlanabilse de periferik organlar (kemik iliği, lenf bezleri, dalak vb.) daha yavaştır. Bu yüzden gece ve gündüz döngüsündeki kaymalar tekrarlanırsa vücut ve çevre arasında uyumsuzluk yaşanabilmektedir. {25*}
Sirkadiyen bozulma, vücut üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olabilmektedir. Bunlardan bazıları; uyku bozuklukları, metabolik ve kardiyovasküler işlev bozuklukları ve duygu durum bozukluklarıdır. Sirkadiyen bozuklukları yaşama riski yüksek olan kişiler özellikle vardiyalı çalışan insanlardır. Bu kişiler gece-gündüz dengesizliği yaşayarak melatonin ve kortizol ritimlerinde bozulmalar yaşayabilmektedir. Ayrıca sirkadiyen bozukluklarının diğer hastalıkların yanı sıra kardiyometabolik hastalıklar, kanser ve gastrointestinal bozukluklar geliştirme riskleri yüksektir. {26*}
Bu nedenle, günlük yaşamın elverdiği ölçüde, sirkadiyen ritimleri destekleyebilecek basit alışkanlıklar oluşturmaya çalışmak gerekmektedir. Bunun için belirli bir uyku düzeni oluşturulmalı, uyumadan önce ekranlardan uzak durulmalı ya da geceleri televizyon seyrederken veya bilgisayar kullanırken mavi ışık korumalı gözlükler kullanılmalı ve düzenli beslenilmelidir. Ayrıca günün erken saatlerinde ve sabah dışarı çıkmak ve biraz parlak güneş ışığı almak sirkadiyen sistemin düzgün çalışması için gereklidir. {27*}
Kaynaklar
{1*} https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1389945717301909
{2*} https://neurohacker.com/deeper-sleep-hacking-part-1-dan-pardi
{3*} https://neurohacker.com/circadian-rhythm-the-science-behind-the-best-sleep-of-your-life
{4*} https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-physiol-021909-135821
{5*} https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2278827/
{6*} https://ohsu.pure.elsevier.com/en/publications/circadian-regulation-of-endocrine-functions-2
{7*} https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5995632/
{8*} https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4381220/
{9*} https://academic.oup.com/hmg/article/15/suppl_2/R271/624758
{10*} https://www.nature.com/articles/s41583-018-0026-z
{11*} https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0896627305009372
{12*} https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2885915/
{13*} https://academic.oup.com/edrv/article/39/6/990/5094958?login=true
{14*} https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/07420520500464361
{15*} https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/9780470720981.ch4
{16*} https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0928425711000040
{17*} https://febs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/j.1742-4658.2006.05322.x
{18*} https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1087079204000474
{19*} https://joe.bioscientifica.com/view/journals/joe/200/1/3.xml
{20*} https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1087079213000518
{21*} https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0306453007000315
{22*} https://academic.oup.com/jcem/article/88/9/4502/2845835
{23*} https://academic.oup.com/jcem/article/86/1/151/2841140
{24*} https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1600-079X.1989.tb00412.x
{25*} https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1460-9568.2008.06534.x
{26*} https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3523094/
{27*} https://academic.oup.com/occmed/article/53/2/103/1519795
