На протяжении сотен лет известно, что приступы бронхиальной астмы зачастую проявляются в ночное время. Один из вопросов заключался в том, в какой степени внутренние циркадные часы организма способствуют утяжелению тяжести астмы. Используя два циркадных протокола, исследователи установили влияние циркадной системы, выявив ключевую роль влияния биологических часов на симптомы бронхиальной астмы. Понимание механизмов, влияющих на тяжесть заболевания, поможет разработать новые методы лечения бронхиальной астмы. Результаты исследования опубликованы в журнале The Proceedings of the National Academy of Sciences.
Актуальность исследования
75 процентов людей с астмой сообщают об ухудшении симптомов в ночное время. Известно, что на тяжесть астмы влияют многие поведенческие факторы и факторы окружающей среды, в том числе физические нагрузки, температура воздуха, поза и условия сна. Ученые задались целью понять вклад внутренней циркадной системы в эту проблему. Циркадная система состоит из центрального водителя ритма в головном мозге (супрахиазматического ядра) и «часов» по всему телу и имеет решающее значение для координации функций организма и прогнозирования ежедневных циклических требований окружающей среды и поведения.
Материалы и методы исследования
Чтобы отделить влияние циркадной системы от других поведенческих факторов и факторов окружающей среды, исследователи отобрали 17 участников с астмой (которые не применяли стероидные препараты, но использовали бронходилатирующие ингаляторы всякий раз, когда они чувствовали ухудшение симптомов астмы), у которых постоянно оценивались функция легких, симптомы астмы и применение бронходилататоров. Участники первой группы непрерывно бодрствовали 38 часов в постоянной позе в условиях тусклого света, перекусывая одинаково каждые два часа. Участников другой группы помещали в повторяющийся 28-часовой цикл сна / бодрствования в течение недели в условиях тусклого света, при этом все поведение планировалось равномерно в течение всего цикла.
Это продолжалось 196 часов и было разработано для того, чтобы эффективно отделить повседневное поведение от внутренних 24-часовых циркадных циклов. Таким образом, к концу эксперимента фазы сна и еды были полностью отделены от циркадных ритмов.
Результаты научной работы
Оба эксперимента показали, что циркадные ритмы играют важную роль в регулировании легочной функции в течение суточного цикла. Интересно, что эксперимент первой группы показал, что фазы сна действительно играют заметную роль в тяжести астмы независимо от циркадных эффектов.
Однако влияние циркадных циклов на астму было столь же значимым, как и поведенческие циклы сна / бодрствования, а самые низкие легочные функции были зафиксированы примерно в 4 часа утра. Таким образом, основная причина, по которой астма усиливается ночью, связана с относительно равномерным сочетанием режима сна и циркадных циклов, считают исследователи.
«Мы заметили, что люди с тяжелой формой бронхиальной астмы в целом страдают от сильнейшего, вызванного циркадным ритмом снижения легочной функции ночью, а также имеют самые большие изменения, вызванные поведением, включая сон», – считает соавтор исследования Стивен Ши (Steven Shea). «Мы также обнаружили, что эти результаты клинически важны, поскольку при исследовании в лаборатории использование ингаляторов с бронходилататорами в зависимости от симптомов было в четыре раза чаще в течение циркадной ночи, чем в течение дня».
Ученые предполагают, что существует множество механизмов, которые связаны с циркадными циклами, но потребуются дополнительные исследования, чтобы понять, какие процессы, лежащие в основе этого, влияют на тяжесть бронхиальной астмы. Предполагаемые механизмы включают в себя все, от суточных колебаний уровня гистамина и мелатонина до суточных колебаний иммунных клеток.
Практическая значимость работы
«Это одно из первых исследований, которое тщательно изолировало влияние циркадной системы от других факторов, таких как поведенческие и средовые, включая сон», – заявил соавтор исследования Фрэнк Шеер (Frank Scheer), директор программы медицинской хронобиологии в отделении сна и циркадных расстройств в Бригаме.
«Наши исследования позволили нам статистически разделить независимый вклад циркадных и поведенческих и экологических влияний на легочную функцию», – заключают исследователи. «Эти результаты могут быть важны, поскольку они помогут указать на определенные мишени для терапии. В частности, терапия, направленная на циркадную систему, может потенциально включать временное воздействие света или фармацевтические препараты с ограничением по времени для повышения эффективности, уменьшения побочных эффектов или влияния на центральные или периферические циркадные часы».
Авторы другого исследования заявляют, что здоровая диета может предотвратить симптомы.
Врач кардиолог, терапевт, врач функциональной диагностики АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), редактор и автор статей
