İng. Circadian rhythm
Sirkadiyen ritim bir canlıda 24 saatlik döngüler halinde tekrarlanan fiziksel, bilişsel ve davranışsal değişikliklerdir. Latince yaklaşık anlamına gelen “circa” ve gün anlamına gelen “diem” kelimelerinin birleşiminden gelmektedir.
Pek çok canlının yaşamsal fonksiyonları belirli aralıklarla tekrar eder. Buna genel olarak biyolojik ritim denir. Beslenme, üreme ve mevsimsel göç döngüleri buna örnek gösterilebilir. Sirkadiyen ritim de 24 saatlik döngüleri içerir. Bir ritme sirkadiyen denmesi için dış uyaranlardan bağımsız şekilde yaklaşık 24 saatte tekrar etmesi ve fizyolojik bir sıcaklık aralığında değişmeden devam etmesi gerekir. İnsanlarda uyku-uyanıklık döngüsü en bilinir ritimdir. Ayrıca vücut sıcaklığının günlük değişimleri, hormon salınımı, beslenme ve sindirim ve hücre yenilenmesi (rejenerasyonu) gibi birçok fonksiyonun günlük ritmi vardır.
Sirkadiyen ritim, diğer tüm biyolojik ritimler gibi organizmaların biyolojik saatleri tarafından yönetilir ancak bazı “zeitgebers” yani “zaman vericiler” adı verilen dış faktörler ya da işaretler tarafından düzenlenir. Zaman vericiler bir anlamda saati düzenli olarak kurar. Işık ve dolayısı ile gece gündüz döngüsü en önemli zaman vericidir. Sıcaklık, egzersiz, sosyal aktivite ve hatta bazı çalışmalara göre Dünyanın manyetik alanı zaman verici olarak kabul edilebilir.
Biyolojik saat ayrı bir organ ya da yapı olmayıp hücrelerle etkileşime geçen (hücrelerde çeşitli değişiklikler oluşturan) protein yapıda moleküllerdir. Bu proteinlerin günlük artması ve azalması sirkadiyen ritmin oluşmasını sağlar. Neredeyse her doku ve organın kendi biyolojik saati olduğu düşünülmektedir ancak hepsi ana biyolojik saat tarafından koordine edilir ve eş zamanlı çalışmaları sağlanır.
Omurgalıların, dolayısı ile insanların ana biyolojik saati hipotalamusta bulunan suprakiyazmatik çekirdek (SKÇ) adı verilen nöron, yani sinir hücresi grubudur. SKÇ doğrudan gözün retina tabakasından veri alır. Retinada ışığa duyarlı ganglion hücreleri uyarıldığında, bu bilgi doğrudan SKÇ’ye iletilir. Bu sayede SKÇ koordine ettiği sirkadiyen ritmi, uzama ya da kısalma olmadan doğal 24 saatlik zamanla uyumlu (senkronize) hale getirir. Burada çeşitli genlerin etkin olduğu bilinse de biyolojik ve kimyasal süreçler halen tam aydınlatılamamıştır.
Işık tarafından uyarılan SKÇ aynı zamanda bu bilgiyi pineal beze de iletilir. Pineal bezde uyku ve uyanıklık döngüsünü kontrol eden melatonin hormonu sentezlenir. Ayrıca ışık algısı ile kortizol hormonun salgılanması ve vücut sıcaklığı düzenlenir, beyinsel aktivite, kalp hızı düzenlenir. Vücut uykuya ya da uyanıklığa hazır hale getirilir.
Sirkadiyen ritim organizmaların çevresel değişikliklere daha iyi uyum sağlaması ve kendisini tehlikelerden korurken gün ışığı, yemek gibi kaynaklardan en iyi şekilde faydalanabilmesini sağlar. Dış ortama uyum dışında organizma içindeki metabolik süreçler de uyum içinde ilerler. Bu evrimsel bir avantaj sağlamaktadır. Gün ışığı sürelerindeki değişimlerin algılanması mevsimsel değişiklikler için en önemli işaretlerden biridir ve göç, üreme, kış uykusu gibi fizyolojik ve davranışsal süreçlerin işlemesinde etkili olur.
Sirkadiyen ritim, biyolojik saati kontrol eden genlerin mutasyonu ile bozulabilir. Diğer ve daha sık görülen bir neden ise ışık algısının değişmesi yani aydınlık karanlık döngüsündeki değişikliklerdir. Farklı saat dilimlerinde olan bölgelere yolculuk ile görülen “jet lag” ya da gece vardiyasında çalışma gibi vücudun biyolojik saati ile dış ortamdaki zamanın geçici ve kısa süreli uyumsuzlukları sirkadiyen ritimde kaymalara neden olur. Normal şartlarda vücut bir süre sonra bu değişikliğe uyum sağlar. Ancak uzun süreli ve kesintisiz ışık değişiklikleri sirkadiyen ritimde bozulmalara neden olur. Buna bağlı olarak, başta yorgunluk hissi ve uyku bozuklukları olmak üzere, obezite ve diyabet gibi metabolik hastalıklar, depresyon ya da anksiyete gibi psikiyatrik sorunlar oluşabilir.1
Melatonin
Melatonin suprakiyazmatik çekirdeğe retinadan ulaşan ışık uyaranının pineal beze iletilmesi ile sentezlenen ve salgılanan hormondur. Işığın azalması ile SKÇ’in aktivitesi dolayısıyla pineal beze iletilen baskılayıcı uyarı azalır ve melatonin yapımı artar. Dolaşıma ve serebrospinal sıvıya (beyin ve omuriliği saran sıvı) salgılanan melatonin uzak organlara ve dokulara ulaşır. Vücut sıcaklığının azalması, kalp hızının yavaşlaması gibi değişikliklerle uykuya hazırlık başlamış olur. Melatonin vücudu uykuya hazırlar ve uykunun sürdürülmesini sağlar, doğrudan uyutucu özelliği yoktur. Aksine SKÇ’ye ulaşan ışık artmaya başladığında, pineal beze uyarı iletilir ve melatonin salgısı baskılanır. Uzak dokularda melatonin seviyesinin azalması ile vücut uyanıklığa hazırlanır. Kalp hızı ve vücut sıcaklığı yanında beyin aktivitesinde artış olur, kortizol ve adrenalin gibi hormonların salgılanması artar. Melatonin uzak dokuları olduğu kadar SKÇ’yi de uyarabildiği ve vücudu uyku ya da uyanıklığa hazırlayan değişikliklerde SKÇ’nin de etkisi olduğu düşünülmektedir.2
Melatonin üzerindeki baskılanma ışığın azalması ile yani loş ışıkta azalmaya başlar ancak gün içinde loş ışığa aralıklı ya da uzun süreli maruz kalma farklı yönde etki gösterebilir. Gün içinde kısa sürelerle loş ışığa maruz kalınması retinanın ışık duyarlılığını arttırır ve gece saatlerinde ışık az olsa da algısı arttığı için melatonin salınımını baskılar.3 Aynı şekilde loş ışığa uzun süre maruz kalmak da ışık duyarlılığını arttıracağı için melatonin salınımı beklenenden daha az olabilir. Tüm bunlar sirkadiyen uyumu bozabilir.
Yapay ışığın da melatonin salınımını baskılama etkisi vardır. Özellikle dalga boyu 460-480 nm arasında olan mavi ışıkta bu etki daha fazladır. Bu dalga boylarında mavi ışık oranı, parlak beyaz ışık veren LED ampullerde ve daha da önemlisi akıllı telefon, bilgisayar gibi elektronik cihazların ekran ışıklarında fazladır. Mavi ışık gündüzleri uyanıklık ve dikkati tetikler, ancak akşam saatlerinde uykuya dalmayı zorlaştırır. Bu etki yakın mesafe ve uzun süre maruz kalma ile çok daha fazla olur. Akşam saatlerinde parlak beyaz ışıklı ortamda bulunmak ve elektronik aletlere uzun süre bakmak uykuya ve sirkadiyen ritme olumsuz etki eder.
Kan ve tükürükte melatonini, idrarda ise yıkım ürünü olan 6-sulfatoksimelatonini ölçmek mümkündür. Bu, vücutta herhangi bir andaki melatonin seviyesi ve sirkadiyen ritmin düzeni ile ilgili objektif bulgular sağlar.
Melatonin sentetik olarak da üretilmiştir ve ilaç ya da besin takviyesi gibi kullanılabilmektedir. Farklı saat dilimleri arasındaki yolculuklarda ya da gece gündüz vardiya değişimleri gibi sirkadiyen ritim uyumsuzluklarına bağlı uyku bozukluklarında melatonin takviyesi alınabilir ancak doz ayarının zor olduğu bilinmektedir. Bununla birlikte dışarıdan alınan melatonin takviyelerinin gündüz saatlerinde uyku ve sersemlik hali, baş ağrısı, anksiyete, çeşitli mide rahatsızlıkları gibi yan etkileri vardır. Ayrıca yapay melatonin ile uyku sağlansa bile uyku derinliği ve kalitesinin iyi olmadığı düşünülmektedir.
Melatoninin antioksidan ve immun sistem üzerinde etkileri olduğunu gösteren çalışmalar da vardır. Antioksidan etkisinin bitkilerde daha fazla olduğu bilinmekle birlikte insandaki etkileri halen araştırılmaktadır.
Uyku
Uyku, duysal aktivitenin baskılandığı, kas aktivitesinin azaldığı ya da tamamen baskılandığı ve çevreyle etkileşimin en az seviyede olduğu, bilincin tam kapalı olmadığı ama açık da olmadığı bedensel ve zihinsel bir durumdur. Tüm uyku süresi boyunca REM (Rapid Eye Movement- hızlı göz hareketi) uykusu denilen daha aktif bir uyku durumu ile non-REM denilen kalp hızının azaldığı, vücut sıcaklığının düştüğü ve beyin aktivitesinin azaldığı daha derin bir uyku hali tekrarlayarak birbirini izler. Vücutta uyku sırasında yapıcı ve onarıcı bir metabolik aktivite oluşur. İskelet kas sistemi, sinir sistemi ve vücut bağışıklığı onarılıp yenilenir. Uyku, bedensel ve zihinsel aktivitelerin sağlıklı şekilde yürütülebilmesi için kritik önemdedir. Dolayısı ile uyku bozuklukları dikkat eksikliği ve konsantrasyon sorunları, yorgunluk gibi belirtilerden kalp hastalıkları, obezite gibi metabolik hastalıklar ve ruhsal hastalıklara kadar pek çok soruna yol açabilir.
Uyku kontrolü sirkadiyen ritim ve melatonin salgısı ile sağlanır. Uyku uyanıklık dengesinin bozulması ve beyinde çeşitli biyokimyasal süreçler ile oluşan uyku yoksunluğu da bir kontrol mekanizmasıdır ancak melatonin salgısının daha önemli olduğu düşünülmektedir. Melatonin ise dış ortam ışığı ile doğrudan ilişkilidir.
Kutup bölgelerinde alışılmış gece gündüz döngüleri yoktur. Bununla birlikte üslerin içinde enerji tasarrufu için kuvvetli ışık kullanılmamaktadır yani çalışma ortamı çoğunlukla loş olabilir. Bu nedenle kutup bölgelerinde uzun süre yaşayanlarda sirkadiyen ritim ve uyku bozuklukları en önemli sağlık sorunlarından birisidir.4 Çoğu Antarktika’daki üslerde yapılmış olan araştırmalarda bilim üslerinde yaz boyu ya da kış boyu kalanlarda uyku saatlerinde kayma, uyku süre ve kalitesinde azalma, genel ruh hali değişiklikleri, bilişsel performansta azalma, sindirim bozuklukları gibi sorunlar bildirilmiştir.5, 6
Bu sorunları önlemek için çeşitli yöntemler de bulunmaktadır. Gün içerisinde planlı bir çalışma düzeni ve egzersiz uyku sorunlarını azaltmaktadır. Yakın zamanda, kış döneminde üs içerisinde belirli saatlerde, mavi ışıktan zengin parlak beyaz ışığın kullanılmasının sirkadiyen ritmin geri kazanılması ve uyku sorunlarına olumlu etkisi olduğu, zihinsel performansı arttırdığı fark edilmiştir.7 Pek çok üste bu yönde değişiklikler yapılmaktadır. Ayrıca melatonin ya da diğer bazı besinsel destekler de denenmektedir.
