Вряд ли мы сможем позволить себе такой же уровень активности, как амиши или тоба, но каждый из нас способен выкроить время для упражнений и сделать все возможное, чтобы приблизиться к заветному рубежу – 10 тысяч шагов в день.

Каждый, кто днем выполняет большой объем физической нагрузки, знает, что ночью он будет сравнительно хорошо спать. Когда люди, привыкшие к малоподвижному образу жизни, отправляются в турпоход или проводят день в парке развлечений, у них улучшается ночной сон. Всем известно, что физические упражнения вызывают усталость.

Но каков молекулярный механизм усталости? Подают ли мышцы какой-то специальный сигнал, приказывающий мозгу уснуть? Одним из таких сигнальных веществ является интерлейкин-15 (ИЛ-15), который уже давно известен как стимулятор увеличения костной массы. Теперь мы знаем, что ИЛ-15 полезен и для сна. Когда в ходе одного исследования кроликам вводили небольшие дозы ИЛ-15, сон подопытных животных становился более спокойным и глубоким5.

Второй механизм вступает в действие, когда клетки мышц вырабатывают другое вещество – иризин. У многих людей с избыточным весом развивается дефицит мышечной массы и снижается синтез иризина. Пониженный уровень иризина коррелирует с синдромом обструктивного апноэ сна6. Вот почему физические упражнения помогают таким людям избавиться от задержки дыхания во сне7.

Результаты ряда недавних экспериментов на мышах позволяют выдвинуть новую интересную теорию. Когда у мышей отключают все циркадные часы, их сон становится фрагментированным. Но, когда исследователи разработали новый генетический метод включения отдельных циркадных часов, было установлено, что при запуске часов в мышцах мыши начинают спать так, словно у них работают циркадные часы в мозге8. Это открытие наводит на мысль о возможном существовании совсем другого механизма, с помощью которого часы в мышцах регулируют мозг и сон. Из этого следует, что забота о состоянии мышечных часов имеет большое значение для поддержания здоровья как тела, так и разума. Исследования показывают, что физические упражнения повышают у людей уровень фермента, участвующего в производстве гема – пигмента в крови, который доставляет кислород ко всем тканям9. Помимо прочего, гем является важной частью циркадных часов, поскольку именно он сообщает им, когда нужно включать и выключать различные гены, участвующие в метаболизме глюкозы и жира, и запускать процесс производства в мышцах гормоноподобных молекул, способных перемещаться по кровотоку, чтобы воздействовать на функции мозга и других органов. Это один из механизмов воздействия физических упражнений на работу мышечных циркадных часов.

Я рекомендую физические упражнения практически всем, особенно людям с нарушениями сна, чтобы они убедились в силе воздействия упражнений на их циркадный код. Результаты увидят даже те, кто только приступает к выполнению новой программы упражнений. Они станут быстрее засыпать и реже просыпаться ночью. Однако, если вы страдаете бессонницей, обязательно посоветуйтесь с врачом, прежде чем начать новую программу физической активности. Бессонница повышает риск сердечно-сосудистых заболеваний, поэтому программу упражнений следует выполнять под наблюдением врача.

Циркадный компонент поддержания силы

Теперь, когда вы знаете, как физические упражнения улучшают сон и нормализуют циркадные ритмы, давайте посмотрим, как циркадный ритм помогает нам поддерживать силу, необходимую для выполнения упражнений. Уровень физической силы в значительной степени определяется общей массой и здоровьем хрящей, костей и мышц. У каждого из этих ключевых столпов физической силы есть свои циркадные часы, которые устанавливают ритм проведения ремонта и перестройки этих тканей.

Хрящевые клетки не могут позволить себе роскошь размножаться так же интенсивно, как некоторые другие клетки нашего организма (например, клетки крови, печени и т. д.). Но эти клетки вырабатывают клеевидную субстанцию, которая образует подушку между костями. По мере выполнения нами различных движений эта подушка изнашивается. Производство данной субстанции подчиняется суточному ритму, и в ночное время увеличивается. Когда мы стареем или у нас нарушается ход циркадных часов, эффективность этих ремонтных работ снижается10, что может привести к развитию остеоартрита.

Кости тоже подвергаются износу и требуют ежедневного ремонта, который осуществляется иначе, чем в хрящах. Кости формируются из минералов, в основном кальция, секретируемых клетками одного типа (остеобластами). Клетки другого типа (остеокласты) занимаются поеданием разрушенного костного вещества. Циркадные часы в этих клетках синхронизированы таким образом, чтобы пожирание и выработка костного вещества не происходили в одно время суток. Баланс между этими двумя типами клеток очень важен. Слишком высокая активность клеток-пожирателей может привести к потере костной массы, в то время как слишком интенсивное производство может увеличить давление костей друг на друга и вызвать дополнительные повреждения в области суставов. Когда мы становимся старше или не соблюдаем режим дня, наши циркадные часы начинают работать хуже и теряют способность каждый день заставлять клетки-строители костей работать на полную мощность, в результате чего они не производят достаточного количества сырья для создания новой костной ткани. Клетки-пожиратели кости тоже не работают на полную мощность и не могут полностью поглотить все поврежденное костное вещество. Со временем это приводит к ослаблению костей и повышению их подверженности переломам. Для того чтобы сохранить кости в самом здоровом состоянии, нам нужно соблюдать оптимальный цикл сна и бодрствования, питаться в правильно подобранное время и заниматься физическими упражнениями.

Циркадные часы играют ключевую роль в обеспечении функций мышц и формировании новой мышечной ткани. Часовые гены напрямую регулируют другие гены, необходимые для производства новых мышечных клеток, или мышечных волокон. Кроме того, часовые гены определяют соотношение типов мышц в организме. Мышцы делятся на два типа: медленно сокращающиеся (тип I) и быстро сокращающиеся (тип II). Первые насыщены митохондриями и помогают выполнять упражнения на выносливость или бегать марафонские дистанции. Вторые содержат меньше митохондрий и помогают бегать спринтерские дистанции. По некоторым данным, улучшение работы циркадных часов способствует увеличению количества медленно сокращающихся мышц11.

В дополнение ко всему циркадные часы заботятся о питании наших мышц. В зависимости от того, как давно мы принимали пищу, мышечные часы активизируют функции генов метаболизма, участвующих в абсорбции или утилизации глюкозы либо жира, тем самым обеспечивая поставку топлива, необходимого для функционирования мышц12. Когда мы спим, циркадные часы приказывают другим генам расщеплять поврежденные мышечные белки и направлять их в печень для переработки. Кроме того, эти часы помогают организму производить новые мышечные белки и следят за тем, чтобы волокна были правильно расположены и обеспечивали согласованное выполнение движений. Если учесть все эти важные роли циркадных часов в структуре и функциях мышц, становится понятно, почему мыши, лишенные функциональных часов в мышцах, не способны выдерживать большие физические нагрузки и слишком быстро устают13.