ЦИРКАДНЫЕ РИТМЫ: РОЛЬ СУПРАХИАЗМАТИЧЕСКОГО ЯДРА, ПЕРИФЕРИЧЕСКИХ ЧАСОВ И ГОРМОНАЛЬНОЙ РЕГУЛЯЦИИ.

Vol.3 №10 (2025). September Journal of Effective innovativepublication.uz Learning and Sustainable Innovation 3 ЦИРКАДНЫЕ РИТМЫ: РОЛЬ СУПРАХИАЗМАТИЧЕСКОГО ЯДРА, ПЕРИФЕРИЧЕСКИХ ЧАСОВ И ГОРМОНАЛЬНОЙ РЕГУЛЯЦИИ. Эргашева Д.Ш Халимбаева З.С “Alfraganus University” университет, медицинский факултет, кафедра медицины, бакалавриат. Научный консультант: в.б.доц. Сайфиевой Х.Дж. Аннотация. Циркадные ритмы представляют собой эндогенные биологические колебания с периодом около 24 часов, регулирующие широкий спектр физиологических процессов — от сна и бодрствования до гормональной секреции, метаболизма и когнитивных функций. В статье рассматриваются биологические основы циркадных ритмов, включая центральный генератор — супрахиазматическое ядро гипоталамуса, а также периферические часы, функционирующие в различных органах. Особое внимание уделено молекулярным механизмам, связанным с экспрессией clock-генов, и их роли в поддержании синхронизации организма с внешними циклами. Подробно анализируются физиологические проявления циркадных ритмов: колебания температуры тела, гормональная регуляция (мелатонин, кортизол, гормон роста), участие в регуляции сна, а также возрастные изменения ритмов. Нарушения циркадной системы ассоциированы с инсомнией, метаболическим синдромом, сердечно-сосудистыми заболеваниями и психическими расстройствами, что подчёркивает её клиническое значение. Ключевые слова: циркадные ритмы, супрахиазматическое ядро, clock-гены, мелатонин, кортизол, физиология сна. Abstract. Circadian rhythms are endogenous biological oscillations with a period of approximately 24 hours, regulating a wide range of physiological processes, including sleep–wake cycles, hormonal secretion, metabolism and cognitive functions. This article discusses the biological foundations of circadian rhythms, focusing on the central pacemaker — the suprachiasmatic nucleus of the hypothalamus — as well as peripheral clocks operating in various organs. Special attention is given to the molecular mechanisms involving clock genes and their role in synchronizing the organism with external cycles. The physiological manifestations of circadian rhythms are analyzed in detail, including fluctuations in body temperature, hormonal regulation (melatonin, cortisol, growth hormone), their involvement in sleep regulation and age- Vol.3 №10 (2025). September Journal of Effective innovativepublication.uz Learning and Sustainable Innovation 4 related changes. Disruptions of the circadian system are associated with insomnia, metabolic syndrome, cardiovascular diseases and psychiatric disorders, emphasizing its clinical relevance. Keywords: circadian rhythms, suprachiasmatic nucleus, clock genes, melatonin, cortisol, sleep physiology. Введение: Циркадные ритмы представляют собой эндогенные биологические колебания, близкие к 24 часам, которые регулируют сон, метаболизм, гормональную секрецию и поведение. Их существование впервые было зафиксировано Жаном д’Орту де Мераном в XVII веке, когда он отметил, что у растения Mimosa pudica листья продолжают открываться и закрываться даже в условиях постоянной темноты [1]. В XX веке благодаря работам Клейтмана и Азернсака были получены первые экспериментальные доказательства эндогенности циркадных ритмов у человека [2]. Современная хронобиология рассматривает циркадные ритмы как результат взаимодействия центральных и периферических биологических часов, функционирование которых обеспечивает адаптацию организма к циклам «день–ночь». Нарушения этих ритмов ассоциированы с инсомнией, метаболическим синдромом, сердечнососудистыми заболеваниями и психическими расстройствами [3,4]. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЦИРКАДНЫХ РИТМОВ 1.Центральный генератор — супрахиазматическое ядро (SCN). Супрахиазматическое ядро (SCN) расположенное в передней части гипоталамуса над перекрестом зрительных нервов, является главным «биологическим часом» организма. Оно содержит около 20 000 нейронов, обладающих собственной ритмической активностью, которая сохраняется даже при изоляции от внешних сигналов [5]. SCN получает прямую световую информацию через ретино-гипоталамический тракт, состоящий из специализированных ганглиозных клеток сетчатки, содержащих меланопсин. Эти клетки наиболее чувствительны к голубому свету (длина волны ~480 нм), что объясняет влияние искусственного освещения на циркадную синхронизацию [6]. Классические эксперименты с пересадкой SCN у хомяков показали, что трансплантированное ядро полностью задаёт новый циркадный период животному, доказывая его ключевую роль в регуляции ритмов [7]. 2. Периферические часы. Хотя SCN является главным координатором, многочисленные исследования показали, что ритмическая экспрессия clock-генов наблюдается и в Vol.3 №10 (2025). September Journal of Effective innovativepublication.uz Learning and Sustainable Innovation 5 периферических тканях — печени, сердце, почках, лёгких, мышцах [8]. Эти «локальные часы» регулируют органоспецифические процессы: • В печени — метаболизм глюкозы и липидов, • В сердце — ритмику сердечных сокращений и кровяного давления, • В жировой ткани — экспрессию адипокинов и регуляцию энергетического обмена. Периферические ритмы подчинены SCN, однако также могут синхронизироваться через нелучевые zeitgebers: питание, физическая активность, температура тела [9]. Нарушение координации между SCN и периферическими часами (например, при сменной работе) приводит к метаболическим нарушениям, включая ожирение, диабет 2 типа и сердечнососудистые патологии [3,9]. 3. Молекулярные механизмы. Основой циркадных ритмов является экспрессия clock-генов (CLOCK, BMAL1, PER1/2, CRY1/2), которые формируют транскрипционно-трансляционные петли обратной связи. Белки CLOCK и BMAL1 активируют экспрессию PER и CRY, которые, накапливаясь, ингибируют собственную транскрипцию. Этот цикл занимает примерно 24 часа [8]. Нарушения в работе clock-генов связаны с изменениями сна, депрессией и повышенным риском метаболических нарушений [9]. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЦИРКАДНЫХ РИТМОВ 1. Температура тела и метаболизм. Циркадный ритм температуры тела отражает общий энергетический баланс организма. Минимальные значения температуры (~36,0 °C) наблюдаются в ранние утренние часы (около 4:00–6:00), а максимальные (~37,0 °C) — вечером [1]. Эти колебания связаны с изменениями скорости метаболизма, активности симпатической нервной системы и уровня гормонов, включая тироксин и кортизол. Суточный ритм температуры важен для поддержания когнитивной работоспособности: пик реакций и внимания совпадает с вечерним повышением температуры [10]. Нарушение ритма температуры тела фиксируется при бессоннице, депрессии и нейродегенеративных заболеваниях, что подчёркивает его диагностическую ценность [4]. 2. Гормональная регуляция Гормональная секреция строго подчинена циркадным ритмам: Мелатонин. Секретируется эпифизом в ночное время, уровень увеличивается Vol.3 №10 (2025). September Journal of Effective innovativepublication.uz Learning and Sustainable Innovation 6 после наступления темноты, достигая пика в 2–4 часа ночи. Мелатонин сигнализирует о «биологической ночи» и способствует засыпанию [11]. Кортизол. Концентрация кортизола минимальна ночью и достигает пика около 7–8 утра, обеспечивая мобилизацию энергии и поддержание бодрствования. Этот ритм регулируется SCN через гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую ось [12]. Гормон роста (GH). Основные пики секреции GH приходятся на первые часы сна и связаны с глубокой стадией N3 медленного сна. GH стимулирует восстановительные процессы, белковый синтез и липолиз [13]. Пролактин и тестостерон. Также демонстрируют циркадную ритмичность: пролактин повышается ночью, а тестостерон достигает максимума в ранние утренние часы [1,12]. Таким образом, циркадная система синхронизирует эндокринные процессы с фазами сна и бодрствования, обеспечивая метаболический и энергетический баланс организма. 3. Циркадная регуляция сна Сон регулируется взаимодействием двух процессов: 1. Гомеостатического давления сна (процесс S), которое накапливается в течение периода бодрствования и уменьшается во сне. 2. Циркадного процесса (процесс C), задаваемого SCN и определяющего оптимальное «окно» для сна [2]. SCN управляет синхронизацией сна через регуляцию температуры тела, секреции мелатонина и кортизола. Например, начало секреции мелатонина («dim light melatonin onset», DLMO) используется как золотой стандарт для оценки фазы циркадного ритма [11]. Нарушение взаимодействия процессов S и C приводит к расстройствам сна, включая синдром задержки и опережения фазы, инсомнию и нарушения при сменной работе [3,4]. 4. Возрастные изменения Циркадные ритмы изменяются в течение жизни. Например у новорождённых в первые месяцы жизни ритмы неустойчивы из-за того что формирование SCN завершается к 3–4 месяцам. У младенцев сон распределяется равномерно в течение суток [4]. В подростковом возрасте характерно смещение фазы сна к более позднему времени («синдром совы»), что связано с задержкой вечернего увеличения мелатонина и повышением чувствительности к вечернему свету [13]. У взрослых циркадные ритмы стабилизируются, оптимальная Vol.3 №10 (2025). September Journal of Effective innovativepublication.uz Learning and Sustainable Innovation 7 продолжительность сна — 7–9 часов. У пожилых людей наблюдается снижение амплитуды циркадных ритмов, уменьшение ночной секреции мелатонина и опережение фазы сна («жаворонковый» тип). Эти изменения часто ассоциированы с инсомнией и повышенной дневной сонливостью [4,13]. Возрастные трансформации циркадных ритмов имеют большое значение в клинической практике, так как влияют на выбор времени приёма лекарственных препаратов и проведение светотерапии. Заключение: Циркадные ритмы представляют собой универсальный биологический механизм, обеспечивающий синхронизацию физиологических процессов с внешними условиями. Их регуляция осуществляется иерархически: центральные часы (SCN) управляют периферическими ритмами через нейрогуморальные механизмы. Нарушения циркадной организации отражаются на сне, гормональной секреции, когнитивных функциях и метаболизме. Изучение биологических и физиологических основ циркадных ритмов имеет ключевое значение не только для понимания фундаментальной нейробиологии, но и для клинической медицины, включая сомнологию, эндокринологию и психиатрию. Список литературы: 1. Brown LJ. Physiologic nature of sleep. In: Brown LJ, editor. Principles of Neuroscience. London: Imperial College Press; 2005. P. 1087–1119. 2. Czeisler CA, Klerman EB. Circadian and sleep-dependent regulation of hormone release in humans. Recent Prog Horm Res. 1999;54:97–130. 3. Foster RG, Kreitzman L. Circadian rhythms: a very short introduction. Oxford: Oxford University Press; 2017. 4. Hood S, Amir S. The aging clock: circadian rhythms and later life. J Clin Invest. 2017;127(2):437–46. 5. Moore RY. Suprachiasmatic nucleus in sleep-wake regulation. Sleep Med. 2007;8(Suppl 3):27–33. 6. Ralph MR, Foster RG, Davis FC, Menaker M. Transplanted suprachiasmatic nucleus determines circadian period. Science. 1990;247(4945):975–8. 7. Schibler U, Sassone-Corsi P. A web of circadian pacemakers. Cell. 2002;111(7):919– 22. 8. Takahashi JS. Transcriptional architecture of the mammalian circadian clock. Nat Rev Genet. 2017;18(3):164–79. Vol.3 №10 (2025). September Journal of Effective innovativepublication.uz Learning and Sustainable Innovation 8 9. Partch CL, Green CB, Takahashi JS. Molecular architecture of the mammalian circadian clock. Trends Cell Biol. 2014;24(2):90–9. 10. Arendt J. Melatonin and the mammalian pineal gland. London: Chapman & Hall; 1995. 11. Weitzman ED, Fukushima D, Nogeire C, Roffwarg H, Gallagher TF, Hellman L. Twenty-four hour pattern of the episodic secretion of cortisol in normal subjects. J Clin Endocrinol Metab. 1971;33(1):14–22. 12. Van Cauter E, Plat L. Physiology of growth hormone secretion during sleep. J Pediatr. 1996;128(5 Pt 2):S32–7. 13. Duffy JF, Czeisler CA. Effect of light on human circadian physiology. Sleep Med Clin. 2009;4(2):165–77.