ساعات الإنسان البيولوجية .. «شمسية»

http://www.asharqalawsat.com/2007/02...lth.404325.jpg
ساعات الإنسان البيولوجية .. «شمسية»

أهميتها تتجاوز الإيقاع الدوري اليومي وتنظيم النوم واليقظة ووتيرة الأكل والشرب


الرياض: د. حسن محمد صندقجي
عبر دراسة تقويمية واسعة، تمكن الباحثون من تأكيد أن أنظمة الساعات البيولوجية في الجسم وتغيراتها المتعاقبة أثناء اليوم تخضع وتنتظم، لدى الآلاف من الأشخاص في مناطق جغرافية شتى من العالم، وفق وقت اليوم الشمسي. أي أن ما يُحسب باعتبار الشروق والغروب الشمسي هو ما يسير الجسم عليه، لا ما على توافق الناس عليه من حساب نظام ساعات اليوم المعروفة بالتوقيت الزوالي للعالم أجمع. كما لاحظ الباحثون أن سكان المدن المكتظة تخضع أجسامهم لهذا النظام بدرجة أقل من تلك التي تتبعها أجسام من يقطنون المناطق الريفية أو غير المزدحمة بالسكان من حولهم نظراً للاختلال في مدى التعرض للضوء الشمسي. وتم نشر نتائج الدراسة في عدد 23 يناير من مجلة علم الأحياء الحالي للباحثين من ألمانيا والهند وهولندا.
وقام باحثون أميركيون بنشر نتائج دراستهم في عدد 12 يناير من مجلة الخلية حول النوم واضطرابات الساعة البيولوجية في الدماغ، إذْ تمكن العلماء من جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو من تعليل إصابة أفراد من عائلات معينة بإحدى الحالات الغريبة التي تدفعهم الى النوم مبكراً والاستيقاظ كذلك، المعروفة باسم المتلازمة العائلية للتقدم في بدء مرحلة النوم. وتتقدم اليوم الأبحاث والدراسات العلمية حول الساعة البيولوجية لتنظيم عمل أجهزة الجسم، إذْ تتولى المجلة العلمية للساعة البيولوجية نشر كثير من الأبحاث تلك. ومن أهمها في عدد يناير الماضي دور مصابيح الفلورسنت المطورة الحديثة ذات الحرارة اللونية العالية على صحة العاملين في المكاتب أثناء ورديات (نوبات) العمل الليلي ومدى أدائهم لعملهم. وقام بها الباحثون من بريطانيا وهولندا ضمن سلسلة من الأبحاث الصادرة في الآونة الأخيرة حول دور الإضاءة في المكاتب على صحة العاملين أو الساكنين في المنازل. وما يجري الحديث عنه يتجاوز حدود المزاج والراحة في العمل ليصل الى معدلات هرمونات مُؤثرة على مناعة الجسم وغير ذلك من العمليات الحيوية فيه.

كما تم في الخامس عشر من يناير الماضي الإعلان عن تأسيس مؤسسة الضوء والصحة الأميركية في ولاية أوهايو الأميركية، كمؤسسة داعمة للأبحاث والتثقيف الصحي حول مخاطر استخدام الإضاءة المنزلية أو المكتبية المعتادة على صحة الناس. والإخلال بإفراز الجسم لهرمون ميلاتونين له أضرار صحية استفاضت الدراسات العلمية في شرحها، كما أن استخدام أنواع من المصابيح للإضاءة ذات قدرات على الحد من التأثيرات السيئة للأشعة ذات اللون الأزرق، المثبطة لإفراز ميلاتونين، يُمكنه أن يُسهم في تخفيف تلك المخاطر. وكان قد سبق لملحق الصحة بـ «الشرق الأوسط» عرض جوانب من التأثيرات الضارة للضوء الأزرق عند الحديث عن النظارات الشمسية وضوابط اختيار مميزات عدساتها من النواحي الصحية. وتتعدى الجهود الصحية اليوم جوانب المصابيح وعدسات النظارات الحاجبة للأشعة الزرقاء، وصولاً الى تصفية وترشيح إصدار شاشات الكومبيوتر والتلفزيون لتلك الأشعة الزرقاء.

* الوقت والشمس يتم عادة، كما هو معلوم، ضبط الساعات اليومية وفق نظام المناطق حسب توقيت غرينتش تبعاً لاختلاف خطوط الطول في الكرة الأرضية، بخلاف ما كان في السابق من طريقة حساب بدء اليوم من شروق الشمس. ولذا فإن ثمة تباينا دائما بين تأثير ضوء النهار وظلمة الليل على أنظمة عمل أعضاء الجسم وبين تأثير مرور ساعات الوقت اليومي بالعرف الاجتماعي المتفق عليه. وهو تباين يستمر كل يوم طوال أيام السنة. وعلى سبيل المثال فإن ثمة مدناً مكتظة بالملايين من الناس الذين يُوافق منتصف الليل فعلياً عدة ساعات قبل أو بعد منتصف الليل بحساب الساعات المعمول بها.

ويرى كثير من الباحثين أن هذا التباين والاختلاف، الذي يقع جسم الإنسان وأنظمة أجهزته الحيوية فيه، له تأثيرات على التصرفات البشرية اليومية وسلوكياتهم بما يُخالف ما يجري داخل أجسامهم ومحاولات أجهزته تهيئة ما يُساعد الإنسان وجسمه في إتمام ما هو مطلوب من الإنسان فعله في النهار أو الليل. وهذا ما حاول الباحثون دراسته. وفي سبيل ذلك تم تقويم النشاط اليومي للإنسان وفق طريقة حساب الساعات المعروف، حيث طُلب من مجموعة المشمولين في الدراسة الإجابة عن عدة أسئلة تتعلق بأنشطتهم اليومية وعاداتهم خلال فترات العمل وفترات الراحة بعده. وقام الباحثون بمقارنة نتائج إجابات أكثر من 21 ألف شخص يقطنون مناطق مختلفة من ناحية المواقع الجغرافية، بالإضافة الى أن المقارنة أخذت بعين الاعتبار حجم المدن وتعداد سكانها، بدءا من التي عدد سكانها أقل من 300 ألف نسمة والتدرج فيما هو أعلى من ذلك للمدن الأكبر.

ولاحظ الباحثون أن من يقطنون مدناً أقل في عدد السكان هم أقرب الى أن توافق أنشطة حياتهم اليومية وسلوكياتها تغيرات الوقت في التوقيت الشمسي. في حين أنه كلما ارتفع عدد السكان كلما قل الالتصاق والترابط بين السلوكيات والأنشطة البشرية وبين نظام الشروق والغروب الشمسي.

* إيقاع لضبط الجسم والإيقاع الدوري طوال اليومcircadian rhythm هو دورة مدتها حوالي 24 ساعة يمر بها الجسم بكامل أعضائه وأنظمته البيولوجية الحيوية. وهو خاصية معنوية لكل الخلائق من ميكروبات ونباتات وحيوانات وإنسان. ويظهر الإيقاع داخلياً وفق انضباط لأنظمة أجسام الخلائق مع متغيرات خارجية ثابتة، وأهمها ضوء الشمس ودرجة حرارة الجو. ولذا فإن ملاحظتها تضبط وجود أنظمة من الساعات البيولوجية في أجسام الخلائق تلك.

ولعل من أوائل تلك الملاحظات هو ما رصده أحد العلماء الفرنسيين في القرن السابع عشر حول توجه أوراق الأشجار طوال اليوم نحو مصدر أشعة الشمس. ثم توالت تلك الاكتشافات حتى تعمق علم الطب في فهم أنظمة أعضاء شتى في الجسم تخضع لهذا الإيقاع الدوري من ناحية عملها أو خمولها. ومما يتبادر للذهن أن أهمية الساعات البيولوجية في الجسم وأنظمة الإيقاع الدوري اليومي هي في أنظمة النوم والاستيقاظ وفي وتيرة الأكل والشرب. لكن التعمق في البحث والدراسة دل على أن أهميتها تتجاوز ذلك بمراحل لتشمل أنشطة سريان الموجات الكهربائية في الدماغ، إضافة الى أنظمة إنتاج وإفراز الهرمونات الضابطة للكثير جداً من العمليات الكيميائية الحيوية في الجسم، وكذلك في انقسام خلايا الجسم وتجددها وإزالة التالف والهرم منها، وغير ذلك.

ودلت كثير من التجارب على أن البقاء إما في الظلام المُطلق أو الضوء المُطلق يؤدي الى حدوث خلل بالغ في توازن عمليات حيوية شتى في الجسم. والسبب في أن هذا الإيقاع ليس ثابتاً بمقدار 24 ساعة تامة، هو إعطاء الفرص للجسم كي يتكيف مع تغيرات مقدار طول اليوم أو قصره بتغير فصول السنة.

ويرى الباحثون أن أهمية هذا الجانب من نواحي صحة الإنسان تتجاوز اضطرابات النوم عند السفر أو تغير نوبات العمل أو غيرها من الاضطرابات خارج الدماغ، لتصل الى مسائل تخص صميم الصحة وظهور الأمراض عند عدم اتباع تلبية حاجات الجسم من ممارسة نظام للحياة اليومية يتوافق مع الآليات التي يفهمها الجسم، وتعمل بالتالي أعضاؤه وأنظمته الحيوية بموجبها. ويكثر الحديث عن دور ممارسة الاختلال اليومي في رفع احتمالات الإصابة بأمراض شرايين القلب ومسبباته من السكري وغيره، بالإضافة الى اختلاف مقدار ضغط الدم في الصباح والمساء، واختلاف ذلك الاختلاف في أيام الصيف عنها في أيام الشتاء، وهو ما فصلت الحديث عنه في إحدى الاستشارات الطبية قبل بضعة أشهر. وكذلك عن أهمية تناول أدوية معالجة أمراض القلب مثل مثبطات تحويل أنزيم أنجيوتنسن في أوقات معينة من اليوم للتخفيف من ارتفاع ضغط الدم وإعادة توازن بنية عضلة القلب في حجراته المختلفة. وما يُقال هو أن رفع فاعلية الدواء وتقليل احتمالات ظهور الآثار الجانبية له أو التفاعلات العكسية لتناوله مرتبطة بالوقت الذي يتناول المريض فيه دواءه ذلك.

* دماغ النهار والليل ويقع مركز الساعة الإيقاعية البيولوجية في جسم الإنسان، وكذلك في جسم الثدييات، في كتلة عصبية لا يتجاوز عدد خلاياها العشرين ألفا، تُسمى النواة الواقعة فوق تقاطع الأعصاب البصرية، في منطقة من الدماغ تُدعى بالمهاد hypothalamus. وتقع منطقة المهاد في قاع الدماغ، أي أن النواة تلك هي تحديداً فوق منطقة تقاطع الأعصاب البصرية، وتتلقى من طبقة خلايا الشبكية في العينين مباشرة معلوماتها عن الليل والنهار والظلمة والنور.

لكن ليس هذا هو نهاية القصة، إذ إن ثمة عوامل أخرى تهب المعرفة بالوقت للإنسان أو غيره من المخلوقات الكبيرة أو الدقيقة. ولذا فإن من حُرموا من نعمة البصر لم تُحرم أجسامهم وخلاياها من نعمة معرفة الزمن والساعة البيولوجية.

ويرى كثير من مصادر علم الأعصاب أن تلف منطقة النواة تلك، لأي سبب كان، يُؤدي الى اضطرابات في النوم ونظام الدخول فيه والخروج منه، لأن نواة الخلايا العصبية للساعة البيولوجية المتقدمة الذكر ترسل معلوماتها عن الليل والنهار الى الغدة الصنوبريةpineal gland في الدماغ كي تفرز مادة هرمون ميلاتونينmelatonin . وهو هرمون يُنظم النوم، أو بعبارة أخرى هو مادة النوم الطبيعي. ويبدأ إفرازه من مغيب الشمس بشكل تدريجي، الى أن ترتفع نسبته في الدم وبالتالي يخلد الإنسان الى النوم. ثم عند بدء التعرض لضوء النهار يتوقف إفراز الهرمون هذا كي يسهل على المرء الاستيقاظ. ولذا فإن ملاحظة الكثيرين أن النوم في غرف عرضة لضوء النهار يُسهل الاستيقاظ المبكر ونشاط الجسم بخلاف الغرف المُظلمة والمحجوبة عن أشعة الشمس وضوئها بالستائر أو غيرها. والأصل المتفق عليه بين الباحثين أن وتيرة الإيقاع الدوري هذه تخضع لتأثيرات دورة الضوء والظلام المتعاقب بشكل رئيس. كما أن ما يهب الجسم تلك المؤشرات الدالة على الوقت يُسمى بواهب الوقت أو كما يُسمى في اللغة العلمية زيتغبير Zeitgebers، وهي كلمة ألمانية تعني ذلك.

* اختلال الساعة البيولوجية تشمل اضطرابات النوم الناجمة عن اختلال عمل الساعة البيولوجية في الدماغ مجموعة من الحالات التي يُعاني الكثيرون منها. وأهمها وأكثرها شيوعاً هو الـ «جت لاغ» المصاحب لحالات السفر الطويل بالطائرة، وقطع مسافات طويلة تشمل عدة مناطق زمنية من خطوط الطول. والمعاناة من اختلاف ورديات العمل لدى اضطرار البعض للعمل في فترات متعاقبة ليلية ونهارية، ما ينجم عنه صعوبات في النوم بالنهار وربما حتى في الليل. وهناك من هو مُصاب بمتلازمة تأخر النوم، التي تُؤدي الى صعوبة في النوم والاستيقاظ على السواء. هذا بالإضافة الى حالات التقدم في بدء مرحلة النوم، التي قد تكون بشكل وراثي عائلي، وتؤدي الى صعوبة السهر أو النوم في الصباح. وهناك حالة متلازمة عدم انتظام النوم والاستيقاظ طوال الأربع وعشرين ساعة، وهي غير حالة اضطراب وتيرة النوم والاستيقاظ، حيث في الحالة الأخيرة يحصل النوم في أوقات مختلفة من اليوم، وغالباً أكثر من مرة، بالإضافة الى الاستيقاظ في الليل أكثر من مرة أيضا. لكن الناس الطبيعيين، الذين لديهم ساعة بيولوجية سليمة في الدماغ، يختلفون في وتيرة نومهم واستيقاظهم اليومي، فثمة من يُفضل النوم والاستيقاظ المبكر، وثمة من يُفضل النوم متأخراً والاستيقاظ كذلك. وثمة مؤشرات على سلامة ذلك وكونه حالة طبيعية، منها أن المرء يستطيع النوم في الوقت الذي يشاءه لأخذ قسط كاف من النوم قبل الاستيقاظ، والاستيقاظ عندما تتطلب ظروفه ذلك. أو أنه يستطيع النوم والاستيقاظ في نفس الوقت متى ما أراد ذلك. أو أنه يستطيع خلال بضعة أيام إعادة ضبط وقت النوم والاستيقاظ بعد اضطراره الى تغيير ذلك لظروف اجتماعية أو عملية يجب عليه مراعاتها.

* الكبد.. ساعته البيولوجية مُؤثرة على الصحة > لعل أهم ما هو مطروح حتى اليوم من تلك العوامل المُؤثرة في الجسم، غير الضوء والظلام، هما الحرارة وتناول الطعام، وهو ما يُطبق في أنظمة مركبات الفضاء لضبط الساعات البيولوجية لدى الرواد، نظراً لفقد التعاقب بين الضوء والظلام. وبالإضافة الى هذا دلت الدراسات الحديثة على أن بعضاً من خلايا الجسم لها أنظمة خاصة من الساعات البيولوجية غير تلك الموجودة في الدماغ. وعلى سبيل المثال فإن خلايا الكبد تضبط عملها بأوقات تناول الإنسان للأكل لا بالضوء. وهو ما طرح تساؤلات علمية شتى حول أهمية اختلاف ساعة خلايا الكبد البيولوجية عن الدماغ وتأثيرات اختلاف ضبط ساعتها على الجسم، لأن خلايا الكبد، كما هو معروف، تقوم بالعديد من التفاعلات الكيميائية الحيوية في الجسم والمؤثرة بشكل كبير على جوانب لا حصر لها في ضبط الهضم وإنتاج العديد من المواد الحيوية والتعامل مع السكريات والدهون والبروتينات، والأهم في التعامل مع الأدوية. ولعل تعامل خلايا الكبد مع الدهون ومع السكريات هما أمران يُوضحان أهمية انضباط الساعة البيولوجية في الكبد الواقعة تحت تأثير أوقات الأكل، إذ من المعلوم أن الكبد يُنتج الكولسترول، ولذا يُمد الجسم بحوالي 80% مما في الجسم من كولسترول. وينشط الكبد في عملية إنتاج الكولسترول خلال الليل، لا النهار. ولذا يلحظ الكثيرون أن الأطباء يطلبون من مرضاهم تناول أدوية خفض الكولسترول في الليل لهذه الغاية، أي لمنع الكبد من إنتاج الكولسترول في الليل. كما من المعلوم أن تعامل الكبد مع السكريات وهرمون الأنسولين له دور مهم في ضبط نسبة سكر الدم وتصريف السكريات نحو الاستفادة منها أو تخزينها أو تحويلها الى مركبات كيميائية عدة. وحينما تختلف أوقات تناول الطعام، وتضطرب بالتالي الساعة البيولوجية لخلايا الكبد، فإن على المرء أن يتوقع الكثير من الاضطرابات في الجسم وظهور الأمراض فيه. ولذا فإن الحاجة تدعو الى مزيد من الدراسات في هذا الجانب لأن على سبيل المثال دلت الدراسات الطبية، كما سبق أن أشارت صفحة الأسرة من ملحق الصحة بـ «الشرق الأوسط»، الى أن تناول الإفطار سبب في خفض وزن الجسم. وكما سبق الحديث ايضا عن دور الأكل الليلي في نشوء الإصابة بمرض السكري وارتفاع احتمالات ظهور مضاعفاته على المُصابين به.

* دراسات جين النوم المبكر تساعد في فهم آليات عمل الساعة البيولوجية > ما يُشبهه البعض بسلوك الدجاج في النوم قد يكون حقيقة لا ذنب للإنسان فيها، إذْ تمكن الباحثون من جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو من تعليل إصابة أفراد من عائلات معينة بإحدى الحالات الغريبة التي تدفعهم الى النوم مبكراً والاستيقاظ كذلك، المعروفة باسم المتلازمة العائلية للتقدم في بدء مرحلة النوم familial advanced sleep phase syndrome (FASPS). ويُمثل اكتشاف وجود خلل جيني، نتيجة طفرة في جين الساعة البيولوجية الدماغية، ويُسبب بالتالي الإصابة بهذه الحالة المتميزة في وتيرة النوم، واحداً من الفرص النادرة لفهم الأسس الجينية للنوم لدى الإنسان بشكل عام. وقام الباحثون الأميركيون بنشر نتائجهم في عدد 12 يناير من مجلة الخلية.

وحالة متلازمة النوم والاستيقاظ المبكر هذه نادرة، وتصيب بشكل وراثي بعضاً من الناس، وبصفة سائدةdominant fashion في الانتقال من أحد الوالدين الى بعض من الأبناء أو البنات. وتظهر على هيئة تقديم لضبط الساعة البيولوجية في الدماغ بضع ساعات الى الأمام، وتحديداً ما بين ثلاث الى أربع ساعات مقارنة ببقية الناس العاديين. ويُصاحب هذا الإيقاع في النوم تغيرات في درجة حرارة الجسم وغيرها من الجوانب التي تُسيطر عليها الساعة البيولوجية في الدماغ.

وكان قد سبق للباحثين من جامعة كاليفورنيا اكتشاف أن في هذه الحالات ثمة اختلافاً في أحد الجينات يحصل بموجبه منع من إتمام إحدى التفاعلات الكيميائية اللازمة لتنظيم عمل الساعة البيولوجية في الدماغ. وبالتالي يتم البدء بالدورة الجديدة لليوم التالي في وقت أبكر من المعتاد. وما قاموا به مُؤخراً هو زراعة هذا الاختلال الجيني البشري في خلايا فئران سليمة. وأظهرت التجارب أن ذلك أدى الى إصابتها بكل تفاصيل الحالة البشرية.

ويأمل العلماء من ذلك الفهم المتقدم والتعمق فيه خلال أبحاث مستقبلية من فهم كيفية التعامل العلاجي مع حالات اضطرابات النوم، وكيفية التعامل مع المرضى الكبار في السن أثناء الليل وفق وتيرة حياتهم اليومية أثناء النهار.