Cronobiologia nutriției și metabolismului JEM - Jurnalul de medicină nutrițională
Pe de o parte, ritmicitatea biologică se referă la nivelul morfologic, ceea ce înseamnă că ritmurile funcționale pot fi detectate în zona genelor, celulelor, organelor și țesuturilor, întregului organism și chiar populațiilor. Un al doilea nivel se referă la diferite perioade ale ritmurilor de la milisecunde la ani. Există o asociere între lungimile perioadei și semnificația funcțională a ritmurilor. Ritmicitatea biologică are sarcina sincronizării endogene și exogene. Sincronizarea endogenă este asociată cu ritmurile cu o perioadă mai mică de 24 de ore și servește astfel la menținerea unei ordini temporale între funcțiile fiziologice ritmice. Ritmurile cu o perioadă de 24 de ore și mai mult au sarcina de sincronizare exogenă, adică adaptarea optimă a ritmurilor fiziologice endogene la ritmurile mediului natural. Propoziția inventată de Jürgen Aschoff, potrivit căreia ființa umană este o ființă structurată ritmic într-un mediu structurat ritmic, exprimă acest lucru clar.
Cronobiologia consumului de alimente
Momentul consumului de alimente poate afecta greutatea corporală, concentrațiile plasmatice ale diferiților hormoni, temperatura corpului central, tensiunea arterială, oxidarea substratului și cantitatea totală de substrat oxidată. Vârful oxidării carbohidraților și grăsimilor are loc mai repede după o masă de dimineață decât după o masă identică seara. Efectul termogen al proteinelor este mai pronunțat după o masă de dimineață decât după o masă de seară. Faptul binecunoscut că mesele de seară sunt mai susceptibile să conducă la creșterea în greutate decât cele de dimineață este susținut și de rezultatele cronobiologiei (2). Hormonii și emițătorii care joacă un rol în reglarea foametei și a sațietății au un ritm circadian. Concentrația de leptină în plasmă este mare în timpul nopții și este asociată cu o scădere a foamei, în timp ce este scăzută în timpul zilei, cu o senzație de foame corespunzător mai puternică (2).
Cronobiologia digestiei
Activitatea motorie și secreția în tractul gastro-intestinal sunt supuse fluctuațiilor ritmului zilei, dintre care unele sunt luate în considerare și în farmacoterapie. Practic, abilitățile motorii și secreția în tractul gastro-intestinal arată un comportament circadian opus. Abilitățile motorii interdigestive și digestive sunt mai mici în timpul nopții decât în timpul zilei (3). Producția de acid gastric bazal este cea mai mare seara și cea mai mică dimineața. Acest lucru este asociat cu activitatea inervației parasimpatice, deoarece acest ritm circadian dispare după vagotomie. Ritmul bazal al secreției de acid gastric este, însă, puternic suprapus de aportul de alimente. Aportul alimentar în timpul zilei duce la o creștere mai accentuată a secreției gastrice decât în timpul nopții.
Sistem circadian și control endocrin al metabolismului
Majoritatea acestor hormoni implicați în reglarea metabolismului energetic au ritmuri circadiene. Exemple sunt insulina, glucagonul, adiponectina sau leptina. Perturbarea ritmurilor circadiene ale acestor regulatori este asociată cu obezitatea, hiperinsulinemia, dislipidemia, un risc crescut de diabet de tip 2 și boli cardiovasculare (4). Ritmurile circadiene de glucoză și insulină din plasmă sunt reglate de nucleul suprachiasmatic din hipotalamus și dispar atunci când această structură este deteriorată. Aceste ritmuri sunt, de asemenea, strâns legate de modificările consumului și comportamentului alimentelor. Creșterea zilnică a concentrației de glucoză plasmatică este legată de inervațiile simpatice și parasimpatice ale ficatului.
Echilibrul metabolic este legat de integrarea metabolismului glucozei și a grăsimilor la nivelul organelor și, prin urmare, este dependent și de sincronizarea în timp a diferitelor oscilatoare periferice, de ex. în plămâni, ficat sau mușchi.
Cronobiologia metabolismului glucozei
Concentrația de glucoză și insulină din plasmă prezintă cea mai mare valoare la începutul perioadei de activitate. Așa cum era de așteptat, concentrațiile acestor doi parametri scad atunci când nu există alimente. Ritmul circadian al concentrației plasmatice de glucoză dispare, dar rămâne cel al concentrației de insulină. Din aceasta se poate concluziona că ritmul circadian al concentrației plasmatice de insulină nu depinde de concentrația plasmatică de glucoză, dar este probabil controlat de autoritățile nervoase centrale.
Toleranța la glucoză arată un curs similar cu cel al concentrației de glucoză din plasmă. Toleranța la glucoză este mai bună la începutul fazei de activitate decât la sfârșitul fazei de activitate (5,6,7). Acest lucru afectează răspunsul atât la administrarea orală cât și la administrarea intravenoasă de glucoză. Comportamentul circadian al toleranței la glucoză este atribuit unui ritm corespunzător de sensibilitate la insulină. Acest lucru poate fi, de asemenea, utilizat pentru a concilia faptul că la persoanele în repaus, glucoza este preferată dimineața, în timp ce grăsimea este preferată seara. Din acest comportament de toleranță la glucoză dependent de timpul zilei, se trage concluzia că concentrația mare de glucoză plasmatică în orele dimineții, cu sensibilitate ridicată la insulină, ajustează în mod optim organismul la perioada de activitate care necesită o alimentare rapidă cu energie.
În legătură cu acest lucru, este interesant un studiu realizat de Kräuchi și colab. (8), în care a fost investigat efectul unei mese bogate în carbohidrați dimineața sau seara asupra fazei circadiene a temperaturii miezului, a ritmului cardiac și a conținutului de melatonină din salivă. După ce s-a dat o masă bogată în carbohidrați seara, temperatura corpului și ritmul cardiac au fost statistic semnificativ mai mari comparativ cu un aport identic de carbohidrați dimineața, dar conținutul de melatonină din salivă a fost redus. Autorii consideră aprovizionarea cu alimente ca un temporizator intern la care diferite sisteme circadiene reacționează diferit.
Cronobiologia metabolismului grăsimilor
În legătură cu modelul de somn circadian și metabolismul lipidic, există o ipoteză conform căreia ritmul circadian dintre comportamentul somn-veghe, adică de asemenea între somn și consumul de alimente este parțial legat de rata lipogenezei în timpul fazei de activitate și lipolizei în timpul fazei de repaus (9).
Momentul consumului de alimente și ritmul circadian al biosintezei endogene a colesterolului
S-au efectuat investigații cu privire la influența timpului consumului de alimente asupra ritmului circadian al biosintezei endogene a colesterolului. Într-un studiu realizat de Cella și colab. (11) au comparat biosinteza endogenă a colesterolului la două momente diferite ale consumului de alimente. Dacă mâncarea a fost consumată la 7:00, 11:50 și 16:40 (condiție de bază), maximul de biosinteză endogenă a colesterolului a fost între 2200 și 0200, iar minimul a fost în jurul valorii de 11:30. Dacă, pe de altă parte, mesele au fost luate la ora 13.30, 18.20 și 23.10, maximul sintezei colesterolului a avut loc cu o întârziere de 6 ore în prima zi, cu ora de sinteză minimă care nu prezintă nicio modificare. În a 2-a și a 3-a zi, maximul sintezei colesterolului s-a modificat și mai mult și nu a avut loc decât după 8,6 ore, în timp ce sinteza minimă a colesterolului a fost, de asemenea, modificată cu 6,5 ore. Ritmul circadian al biosintezei endogene a colesterolului este, prin urmare, influențat de momentul în care se consumă alimente.
O altă constatare interesantă a acestui studiu a fost că, în condiția de bază, există o corelație strict negativă între ritmul circadian al biosintezei endogene a colesterolului (maxim pe timp de noapte) și cel al secreției de cortizol (maxim în cursul dimineții). Această corelație se pierde atunci când timpul de administrare a alimentelor este modificat, deoarece maximul sintezei endogene de colesterol este mutat într-un moment mai târziu al zilei, în timp ce nu există nicio modificare în ceea ce privește tiparul de timp al secreției de cortizol.
Dependența sezonieră a parametrilor nutriției și metabolismului
Unele exemple de parametri sezonieri ai metabolismului și nutriției sunt prezentate în Tabelul 3. Câteva observații suplimentare sunt destinate să ilustreze importanța fluctuațiilor circanuale ale parametrilor metabolici. Activitatea lipoproteinei lipazei în țesutul adipos și mușchii este mai mare iarna decât vara, deși această diferență este mai pronunțată în țesutul adipos decât în mușchi. Concentrația de insulină în plasma de post este de aproximativ două ori mai mare în toamnă decât în primăvară. Există, de asemenea, dovezi ale unui ritm circanual al toleranței la glucoză și al concentrației de insulină. O creștere semnificativă a raportului dintre glucoză și insulină poate fi observată toamna comparativ cu primăvara. Răspunsul insulinei la aportul oral de glucoză este mai slab și mai lent primăvara decât toamna. La urma urmei, concentrația de HbA1 vara este cu aproximativ 0,4% mai mică decât iarna, ceea ce indică un răspuns mai slab la insulină în timpul iernii.
O importanță practică deloc de neglijat este faptul că concentrația de colesterol în plasmă este în mod clar dependentă de perioada anului, așa cum se arată și în Figura 1. O supraproducție hepatică sau o scădere a activității receptorilor LDL este discutată ca fiind cauzele acestei sezonalități.
Datele provin dintr-un studiu asupra pacienților cu spa din grupul de lucru anterior al autorului acestui articol de revizuire (12). Termenul „valori inițiale ale colesterolului” prezentat în figură înseamnă că concentrația plasmatică de colesterol a participanților la studiu a fost determinată înainte de începerea curei și că, prin urmare, vindecarea ulterioară nu a fost afectată.
Concluzie și rezumat
Factorul timp nu este luat în considerare suficient în medicina convențională. Acesta este i.a. de asemenea, pentru a fi criticat, deoarece sănătatea și bolile nu trebuie evaluate doar pe o bază chimico-morfologică, ci și structura temporală a organismului uman trebuie să fie acordată atenție. Conceptul de structură a timpului trebuie înțeles ca apariția fenomenelor ritmice care sunt o caracteristică a proceselor de viață ale tuturor organismelor. Funcțiile ritmice se referă, pe de o parte, la diferite niveluri morfologice și, pe de altă parte, cu faptul că ritmurile fiziologice au lungimi de perioadă diferite. O caracteristică a unui organism sănătos este o sincronizare bună a ritmurilor din organism, precum și în ceea ce privește sincronizarea cu cerințele ritmice ale mediului natural. Tulburările structurii timpului sunt asociate cu afectarea funcțională și boala.
În zona nutriției și metabolismului, respectarea structurii timpului joacă un rol în aportul alimentar, digestie, echilibrul energetic, metabolismul carbohidraților și grăsimilor și în reglarea endocrină a proceselor metabolice. Nerespectarea legilor cronobiologiei nutriției și metabolismului poate fi adusă într-o relație de cauzalitate cu bolile metabolice și dependente de nutriție.
Ao. Prof. univ. Dr. Wolfgang Marktl, GAMED- Academia Internațională de Medicină Holistică din Viena, Sanatoriumstr. 2, 1140 Viena, e-mail: [email protected]
1) Stephan FK: Sistemul circadian „Altele”: hrana ca zeitgeber. J.Biol. Ritmuri, (2002), 17, 284-292.
2) Garaulet M, Madrid JA: Aspecte cronobiologice ale nutriției, sindromului metabolic și obezității. Adv. Deliv. De droguri Rev. doi 10 1016/j.addr. 2010.05.005.
3) Sanders SW a. Moore JG: Cronofarmacologie gastrointestinală și implicații terapeutice. Pharmac.Ther. (1992), 54, 1-15.
4) Stubblefield JJ a. CB verde: ceasuri și metabolism circadian de mamifere: navigarea provocărilor nutriționale într-o lume ritmică. În: LM Gunz ed. Circadian Clocks: Rol în sănătate și boală. Springer (2016) p. 153-174.
5) Agishi Y, Hildebrandt G: Aspecte cronobiologice ale terapiei fizice și ale tratamentului spa. Cunoştinţe Serie de publicații d. Inst.f. Reabilitare. și Baln.Bad Wildungen, Vol. 2, Kovac, (1997).
6) La Fleur SE, Kalsbeek A, Wortel J, Fekkes ML a. Buijs RM: Un ritm zilnic în toleranța la glucoză. Un rol pentru nucleul suprachiasmatic. Diabet (2001) 50, 1237-1243.
7) Cornelissen G: When You Eat Matters: 60 Yeras of Franz Halberg’s Nutrition Chronomics. The Nutriceuticals Open J. (2012) Suppl 1 - M2, 16-44.
8) Kräuchi K, Cajochen Chr., Werth E. a. Wirz- Justiție: Modificarea relațiilor de fază circadiană internă după dimineața versus seara cu carbohidrați - mese bogate la oameni. J.Biol. Ritmuri (2002), 17, 364-376.
9) Danguir J: Relația dintre mâncare și somn. În. Manual de fiziologie Vol. II, Fiziologia mediului. Eds. MJ Fregly a. Foaie de gheață CM. Oxford Univ. Presă, 1996, p. 1375-1387.
10) Meier AH a. Burns JT: Ritmurile hormonale circadiene în reglarea lipidelor. Amer.Zool. (1976) 16, 649-659.
11) Calla LK, van Cauter E, op. Schoeller DA: Efectul sincronizării meselor asupra ritmului diurn al sintezei colesterolului uman. Am.J. Physiol. (1995), 269, E 878 - E 883.
12) G. Strauss-Blasche, C. Ekmekcioglu, V. Leibetseder, W. Marktl,
Variația sezonieră a efectelor de scădere a lipidelor ale terapiei complexe spa.
Cercetare complementară med. Clasă Naturheilkd. 10, 78-84 (2003)