Varför är en regelbunden dygnsrytm så viktig för hälsan?

Tapio Tulenheimo

Tapio Tulenheimo

Magister i idrottsvetenskap (idrottsbiologi), magister i psykologi (HY)

Julius Granlund

Julius Granlund

Magister i idrottsvetenskap (idrottsbiologi), magister i psykologi (JYU)

Gemensamt skriven av: Julius Granlund & Tapio Tulenheimo. I den här texten går vi igenom de fysiologiska och psykologiska konsekvenserna av en störd dygnsrytm samt mekanismerna bakom dem. Kommande texter fokuserar på praktiska åtgärder som gör det enkelt att optimera dygnsrytmen.

Varför är det viktigt att ta hänsyn till dygnsrytmen?

De flesta av kroppens funktioner följer en biologisk rytm på omkring 24 timmar (1). Den här biologiska rytmen reglerar viktiga fysiologiska processer som ämnesomsättning, humör, kognitiva funktioner, kroppstemperatur, immunförsvarets funktion och hormonell aktivitet (2, 3, 4, 5, 6, 7). Ur ett evolutionärt perspektiv har detta varit oundvikligt, eftersom människan under hela sin existens har exponerats för den här rytmen när jorden roterat runt sin axel var 24:e timme och därmed skapat regelbundna dagliga förändringar i ljus, temperatur och tillgång till föda. Människan har anpassat sig till att vara aktiv på dagen och vila på natten, vilket har varit fördelaktigt för överlevnaden (8). Det förklarar delvis varför avvikelser från den biologiska rytmen kan vara så skadliga. Människokroppen har under åtminstone hundratusentals år anpassats till att fungera på ett visst sätt i förhållande till soluppgång och solnedgång (9). Samtidigt kan det vara mycket fördelaktigt för hälsan att förstå och optimera den biologiska rytmen.

I det moderna samhället kan den biologiska dygnsrytmen lätt bli suboptimal. Det innebär att kroppens biologiska dygnsrytm blir oregelbunden, inte stämmer överens med dygnets rytm i omgivningen och att flera av kroppens funktioner arbetar vid fel tidpunkt (mer om detta i det sista avsnittet). Det kan exempelvis hända om du exponeras för för starkt ljus på kvällen, får för lite ljus på morgonen eller äter och tränar vid olämpliga tidpunkter (10).

På grund av sådana till synes ganska harmlösa faktorer, eller exempelvis en oregelbunden dygnsrytm till följd av skiftarbete, kan den biologiska rytmen synkroniseras felaktigt och orsaka symtom som liknar jetlag trots att du inte har rest (11). Vanliga symtom kan vara trötthet, humörsvängningar, sömnstörningar, illamående, matsmältningsproblem, kognitiva problem, minnesstörningar och allmän förvirring (11, 12, 13). Effekterna är ändå betydligt större än att bara känna sig trött vid fel tid på dagen. Bakom detta ligger ett mer omfattande tillstånd som stör kroppen både fysiologiskt och psykologiskt och kan ha betydande hälsoeffekter och exempelvis öka risken för flera sjukdomar (TABELL 1).

TABELL 1. En störd dygnsrytm är förknippad med en ökad risk för åtminstone följande fysiologiska och psykologiska sjukdomar och negativa konsekvenser hos människor. Det är bra att notera att forskningsdata huvudsakligen kommer från skiftarbetare och är korrelativa, men för flera sjukdomar finns även evidens på mekanismnivå. Dygnsrytm och sömn är naturligtvis också nära kopplade till varandra. Tabellen innehåller studier som huvudsakligen undersöker effekten av själva dygnsrytmen, men sömn är också en viktig del av resultaten och är ofta svår att kontrollera för, även om de i vissa studier kan skiljas åt. Om listan även omfattade sjukdomar och störningar som direkt är kopplade till sömn skulle den vara betydligt längre.

FYSIOLOGISKA

PSYKOLOGISKA

  • Bipolär sjukdom (2018, 2017)
  • Olika typer av depression (2020, 2018, 2017, 2016, 2016)
  • Humörsvängningar (2018)
  • Upplevd ensamhet (2018)
  • Minskad upplevd lycka och livskvalitet (2018)
  • Försämrad reaktionstid (2018)
  • Ångest, även om detta kan vara mer kopplat till störd sömn (2020)
  • Atrofi i tinningloben (2001)
  • Försämrad koncentrationsförmåga (2019)
  • Olyckor (2016)
  • Fler fel i arbetet (2016)
  • Försämrad arbetseffektivitet (2016)
  • Störd sömn (2019)
  • Sömnighet (2014)

Hur regleras den biologiska dygnsrytmen?

Kroppens biologiska dygnsrytm regleras av en så kallad inre klocka som synkroniseras med hjälp av signaler från omgivningen, så kallade "Zeitgeber". Den viktigaste signalen från omgivningen är ljusexponering, men även tidpunkten för matintag och fysisk aktivitet har betydelse (15). När dygnsrytmen är regelbunden och korrekt synkroniserad med signalerna från omgivningen säkerställer den kroppens optimala funktion. Hur fungerar då den här inre klockan? Den består i praktiken av regleringsmekanismer på två olika nivåer: hjärnans "centrala klocka" (den suprachiasmatiska kärnan, SCN) och "klockgener" som finns runt om i kroppen. Tillsammans reglerar de hela kroppens funktion.

Bilden nedan illustrerar några av de viktiga organ och funktioner som den inre klockan reglerar. Klockgenerna påverkar i praktiken nästan alla kroppens celler (16).

Bild 3. Klockgenerna verkar i hela kroppen. Bilden visar som exempel några viktiga organ som synkroniseras av den inre klockan. Organens funktioner omfattar bland annat reglering av cirkulationssystemet, ämnesomsättningen, hormonfunktionen och immunförsvaret. (Anpassad från källa 16).

Den centrala klockan finns alltså i den främre delen av hypotalamus i hjärnan och fungerar som en slags chef för hela klocksystemet. Den får direkt information om exempelvis ljusförhållandena i omgivningen via ganglieceller i ögonen. Studier visar den centrala klockans viktiga roll: I djurförsök sov djuren och var aktiva helt slumpmässigt dygnet runt efter att den suprachiasmatiska kärnan hade avlägsnats, oberoende av ljus eller andra signaler från omgivningen (17). Utöver regleringen från den centrala klockan finns klockgener som aktiveras enligt dygnsrytmen i varje vävnad och i de flesta av kroppens celler. Tillsammans med den centrala klockan reglerar de aktiviteten i kroppens organ och vävnader enligt den inre klockans rytm (18). Bilden nedan förtydligar hur systemet fungerar.

Bild 4. En förenklad illustration av hur den inre klockan fungerar. Om signalerna infaller vid rätt tidpunkt under dygnet och rytmen förblir regelbunden från dag till dag reglerar den inre klockan den fysiologiska och psykologiska funktionen optimalt. Olika negativa konsekvenser uppstår om den biologiska rytmen störs (anpassad från källa 19).

Vad innebär en störd rytm i praktiken?

När rytmen störs är kroppens vävnader, exempelvis hjärta, lever och njurar, inte längre korrekt synkroniserade med varandra. De fungerar då som om de arbetade vid fel tidpunkt och enligt sina egna rytmer (20). Det kan orsaka omfattande störningar i kroppens fysiologiska funktion, exempelvis genom att förändringar i blodtryck, ämnesomsättning eller hormonernas naturliga variationer inträffar vid tidpunkter som är suboptimala för kroppen och därmed belastar den i onödan (21, 22).

Något förenklat kan en störning i den biologiska dygnsrytmen ses som en stressfaktor för kroppen (23). Hur stressreaktionen fungerar i sin helhet är ett ämne för en annan text, men för den här artikeln räcker det att förstå att aktivering av stressystemet leder till utsöndring av olika hormoner som tillsammans utgör den så kallade stressresponsen. Ett av de viktigaste hormonerna är kortisol, vars utsöndring ökar när stressreaktionen aktiveras (24). En störd dygnsrytm leder till ökad kortisolutsöndring, vilket vid långvarig påverkan har många negativa effekter. Kortisolets naturliga variation över dygnet försvinner då eftersom kortisolnivån hela tiden är förhöjd.

En störd rytm leder alltså till störningar i flera av kroppens processer. Exemplen i bilden nedan visar hur flera hormoner, kroppstemperaturen och kognitiva funktioner följer en noggrann rytm under dygnet. Sådana naturliga rytmer störs exempelvis om kroppens inre dygnsrytm inte är regelbunden eller inte är synkroniserad med dygnsrytmen i omgivningen.

Bild 5. Exempel på den naturliga dygnsrytmen för melatonin (25), tillväxthormon (26), kroppstemperatur (25, 26), kortisol (25), testosteron (27) och precisionen i matematisk bearbetning (28, 29) hos en person som sover klockan 22–06. Vi har använt bilden med tillstånd av Russell Foster, en ledande forskare inom området. Bilden är hämtad från hans bok Life Time.

Sammanfattning

Slutsatsen från den här texten är att det är mycket viktigt att ge kroppen en naturlig och regelbunden dygnsrytm. Om detta inte sker leder det till direkta fysiologiska och psykologiska negativa effekter. Att optimera rytmen stödjer i stället kroppens funktion på flera olika nivåer. Det kan exempelvis innebära bättre beslutsförmåga, humör, hormonell och metabol funktion, psykisk och fysisk prestationsförmåga samt återhämtning. I kommande texter fokuserar vi på hur den inre klockans rytmer kan optimeras och hur du kan bygga en så kallad optimal dygnsrytm med hjälp av ljusexponering, fysisk aktivitet, kost och sömn.

Ps. Du kan höra mer om ämnet i vår podcast, där THL:s forskningsprofessor och docent i psykiatri Timo Partonen deltar i diskussionen. Lyssna på avsnittet här!

Återhämtning är också grunden för träningen: AITOFIT-träningsappen anpassar belastningen efter hur du återhämtar dig.

Prova AITOFIT gratis i 9 dagar och se hur ett vetenskapsbaserat AI-träningsprogram fungerar i praktiken. Börja träna och skriv gärna i chatten hur det går!

- LitM Julius Granlund & Tapio Tulenheimo

Miksi tasainen vuorokausirytmi on niin tärkeä terveydelle?

Tapio Tulenheimo

Liikuntatieteiden maisteri (Liikuntabiologia), Psykologian maisteri (HY)

Julius Granlund

Liikuntatieteiden maisteri (Liikuntabiologia), Psykologian maisteri (JYU)

Yhteiskirjoitus: Julius Granlund & Tapio Tulenheimo.
Tässä kirjoituksessa käsittelemme vuorokausirytmin häiriintymisen fysiologisia ja psykologisia seurauksia sekä mekanismeja näiden taustalla. Tulevat kirjoitukset keskittyvät käytännön toimiin, joilla vuorokausirytmi on helppo optimoida.

Miksi vuorokausirytmin huomiointi on tärkeää?

Suurin osa elimistömme toiminnoista tahdistuu noin 24 tunnin mittaisen biologisen rytmin mukaan (1). Tämä biologinen rytmi säätelee tärkeitä fysiologisia prosesseja kuten aineenvaihduntaa, mielialaa, kognitiivisia toimintoja, kehon lämpötilaa, immuunijärjestelmän toimintaa ja hormonaalista toimintaa (2, 3, 4, 5, 6, 7). Evolutiivisesti tämä on ollut väistämätöntä, sillä ihminen on tälle rytmille altistunut koko olemassaolonsa ajan, kun maapallo on pyörinyt akselinsa ympäri 24 tunnin välein aiheuttaen päivittäin tasaisia muutoksia valossa, lämpötilassa ja ruuan saatavuudessa. Ihminen on mukautunut olemaan aktiivinen päivällä ja levossa yöllä – tästä on ollut selviytymisen kannalta hyötyä (8). Tämä selittää osaltaan, miksi biologisesta rytmistä poikkeaminen voi olla niin haitallista – ihmisen elimistö on vähintään satojen tuhansien vuosien ajan mukautunut toimimaan tietyllä tavalla auringonnousun ja -laskun mukaan (9). Toisaalta biologisen rytmin ymmärtäminen ja sen optimoiminen on erittäin hyödyllistä terveydelle.

Nyky-yhteiskunnassa oma biologinen vuorokausirytmi säätyy helposti epäoptimaaliseksi. Tämä tarkoittaa, että elimistön biologinen vuorokausirytmi toimii epäsäännöllisesti, ei vastaa ympäristön vuorokaudenaikaa ja useat elimistön toiminnot toimivat ikään kuin vääränaikaisesti (tästä lisää viimeisessä kappaleessa). Näin voi helposti käydä jos esimerkiksi näkee liian kirkasta valoa iltaisin, saamalla liian vähän valoa aamuisin sekä syömällä tai liikkumalla epäsopivaan aikaan (10).
‍
Näiden melko harmittomilta vaikutavien tekijöiden tai esimerkiksi vuorotyön takia aiheutuneen epäsäännöllisen vuorokausirytmin myötä biologinen rytmi tahdistuu virheellisesti aiheuttaen jet lag -tyyppistä oireilua, vaikka ei olla matkustettu (11). Yleisinä oireina voidaan kokea esimerkiksi väsymystä, mielialan vaihtelua, unen häiriintymistä, pahoinvointia, ruuansulatusongelmia, kognitiivisia ongelmia, muistin häiriintymistä sekä yleistä sekavuutta (11, 12, 13). Vaikutukset ovat kuitenkin paljon suurempia kuin pelkkä väsymys väärään aikaan päivästä. Taustalla on laajempi fysiologisesti ja psykologisesti elimistöä häiritsevä tila, jolla voi olla mittavia terveysvaikutuksia, ja esimerkiksi riski useille sairauksille voi kasvaa (TAULUKKO 1).


TAULUKKO 1. Vuorokausirytmin häiriintyminen on yhteydessä kohonneeseen riskiin ainakin seuraaville fysiologisille ja psykologisille sairauksille ja negatiivisille seurauksille ihmisillä. (On hyvä huomioida, että tutkimusdata on pääosin vuorotyöläisiltä ja korrelatiivista, mutta useista sairauksista on saatu myös mekanismitason näyttöä. Lisäksi vuorokausirytmi ja uni ovat luonnollisesti tiiviisti yhteydessä toisiinsa. Taulukkoon on listattu tutkimuksia, jotka tarkastelevat pääosin nimenomaan vuorokausirytmin vaikutusta, mutta uni liittyy myös oleellisesti tutkimustuloksiin ja sitä on usein vaikea kontrolloida, vaikka näitä joissain tutkimuksissa voidaankin erotella. Jos listassa olisivat myös suoraan uneen liittyvät sairaudet ja häiriöt, lista olisi selvästi pidempi.)

FYSIOLOGISET
- Metabolinen oireyhtymä (2022, 2021,2009, 2011, 2009, 2010)
- Ennenaikaisen kuoleman riski (2009, 2010)
- Lihavuus (2018, 2013,2018)- Tyypin II diabetes (2022, 2020)
- Syöpäriskin kohdalla näyttö ristiriitaista (2021)
‍- Ateroskleroosi (2020, 1999)
- Sepelvaltimotauti (2003, 1995, 2019)
- Sydäninfarkti (2019, 1995)
- Sydämen rytmihäiriöt (2019)
‍- Kohonnut verenpaine (2021, 2012)
- Kuukautiskierron häiriöt (2019, 2007, 2010)  
- Lisääntymiskyvyn häiriöt naisilla (2010, 2003, 2013) ja jotain näyttöä myös miehillä (2022, 2019,2022)
‍- Heikentynyt insuliinisensitiivisyys (2020, 2019)
- Rasva-aineenvaihdunnan häiriintyminen (2016)
- Useat vatsan toiminnan häiriöt, esimerkiksi ummetus, vatsakipu (2020), IBS (2018), mahahaavat (2010)
- Immuunijärjestelmän heikentyminen (2021, 2020)
- Eri hormonien erittymisen häiriintyminen (2012)

PSYKOLOGISET
- Kaksisuuntainen mielialahäiriö (2018, 2017)
- Masennuksen eri tyypit (2020, 2018, 2017, 2016, 2016)
- Mielialan vaihtelut (2018)
- Koettu yksinäisyys (2018)
- Koetun onnellisuuden ja elämänlaadun heikentyminen (2018)
- Heikentynyt reaktioaika (2018)
- Ahdistus, vaikka tämä voisi liittyä enemmän häiriintyneeseen uneen (2020)
- Ohimolohkon atrofia (2001)
- Heikentynyt keskittymiskyky (2019)
- Onnettomuudet (2016)
- Lisääntynyt virheiden määrä töissä (2016)
- Heikentynyt työtehokkuus (2016)
- Unen häiriintyminen (2019)
- Uneliaisuus (2014)


Kuinka biologista vuorokausirytmiä säädellään?

Elimistön biologista vuorokausirytmiä säätelee niin sanottu sisäinen kello, joka tahdistuu ympäristön vihjeiden avulla (niin sanotut “Zeitgeberit”). Pääasiallisin ympäristön vihje on valolle altistuminen, mutta oleellisesti vaikuttavat myös ravinnon ja liikunnan ajoitus (15). Kun vuorokausirytmi pysyy tasaisena ja on oikein ajoitettu ympäristön vihjeiden kanssa, se takaa elimistön optimaalisen toiminnan. Kuinka tämä sisäinen kellomme sitten oikein toimii? Sisäinen kello koostuu käytännössä kahden eri tason säätelymekanismista: aivojen ”keskuskellosta” (suprakiasmaattinen tumake, SCN) sekä ympäri elimistöä löytyvistä “kellogeeneistä”. Nämä yhdessä säätelevät koko elimistön toimintaa.
‍
Alla oleva kuva havainnollistaa, mitä tärkeitä elimiä ja toimintoja sisäinen kello esimerkiksi säätelee. Varsinaisesti kellogeenit vaikuttavat lähes jokaisessa kehon solussa (16).
‍

Kuva 3. Kellogeenit vaikuttavat ympäri elimistöä. Kuvassa esimerkkinä muutamia tärkeitä elimiä, joita sisäinen kello tahdistaa. Näiden elinten toimintoja ovat esimerkiksi verenkiertoelimistön, aineenvaihdunnan, hormonitoiminnan sekä immuunijärjestelmän säätely. (Mukailtu lähteestä 16).

Keskuskello sijaitsee siis aivojen hypotalamuksen etuosassa ja on niin sanotusti pomo koko kellojärjestelmässä. Se saa suoraan tietoa esimerkiksi ympäristön valoisuudesta silmien gangliosolujen kautta. Tutkimukset osoittavat keskuskellon tärkeän roolin: Eläinkokeissa suprakiasmaattisen tumakkeen poiston jälkeen eläimet nukkuivat ja olivat aktiivisia täysin satunnaisesti kellon ympäri riippumatta valosta tai muistakaan ympäristön vihjeistä (17). Keskuskellon säätelyn lisäksi jokaisessa kudoksessa ja suurimmassa osassa elimistön soluja on vuorokausirytmin mukaan aktivoituvia kellogeenejä. Nämä säätelevät yhdessä keskuskellon kanssa kaikkia elimistön elinten ja kudosten aktiivisuutta sisäisen kellon rytmin mukaan (18). Alla oleva kuva selventää vielä tämän järjestelmän toiminnan.
‍

Kuva 4. Yksinkertaistetusti havainnollistava kuva sisäisen kellon toiminnasta. Jos vihjeet ajoittuvat oikein vuorokauden mukaan ja tämä rytmi pysyy päivittäin tasaisena, sisäinen kello säätää fysiologisen ja psykologisen toiminnan optimaaliseksi. Erilaiset negatiiviset seuraukset syntyvät, jos tämä biologinen rytmi häiriintyy (mukailtu lähteestä 19).

Mitä rytmin häiriintyminen käytännössä tarkoittaa?

Rytmin häiriintyessä elimistön kudokset (esimerkiksi sydän, maksa ja munuaiset) eivät ole sisäisesti oikeassa tahdissa keskenään, jolloin ne toimivat ikään kuin väärään aikaan ja omaan tahtiin (20). Tämä aiheuttaa laajaa fysiologista elimistön toiminnan häiriintymistä esimerkiksi siten, että verenpaineen muutokset, aineenvaihdunnallinen toiminta tai hormonien luonnolliset vaihtelut ajoittuvat elimistön kannalta epäoptimaalisesti rasittaen elimistöä turhaan (21, 22).  
‍
Hieman yksinkertaistetusti tarkasteltuna biologisen vuorokausirytmin häiriö on stressitekijä elimistölle (23). Stressireaktion toiminnan käsittely kauttaaltaan on toisen kirjoituksen aihe, mutta tätä kirjoitusta lukiessa riittää ymmärrys, että stressisysteemin käynnistyminen johtaa eri hormonien erittymiseen, jotka vastaavat niin sanotusta stressivasteesta. Yksi näistä päähormoneista on kortisoli, jonka erittyminen lisääntyy aina stressireaktion käynnistyessä (24). Vuorokausirytmin häiriintyminen johtaa kortisolin lisääntyneeseen erittymiseen, jolla on pitkittyessään paljon negatiivisia vaikutuksia. Tällöin kortisolin luonnollinen vuorokauden mukainen vaihtelu katoaa, koska kortisoli on koko ajan koholla.
‍
Rytmin häiriintyminen johtaa siis useiden elimistön prosessien häiriintymiseen. Alla olevan kuvan esimerkeistä nähdään, kuinka useat hormonit, kehon lämpötila sekä kognitiiviset toiminnot noudattavat tarkkaa rytmiä vuorokauden mukaan. Esimerkiksi nämä luontaiset rytmit häiriintyvät, mikäli elimistön sisäinen vuorokausirytmi ei ole tasainen tai linjassa ympäristön vuorokauden kanssa.
‍

Kuva 5. Esimerkkeinä melatoniinin (25), kasvuhormonin (26), kehon lämpötilan (25, 26), kortisolin (25), testosteronin (27) ja matemaattisen prosessoinnin tarkkuuden (28, 29) luonnollinen rytmi vuorokaudessa henkilöllä, jonka uniaika on kello 22–06. Olemme käyttäneet kuvaa alan huippututkijan Russell Fosterin luvalla, joka on otettu hänen kirjastaan Life Time.

Yhteenveto

Tämän kirjoituksen lopputuloksena ymmärrämme, kuinka tärkeää on taata elimistölle luonnollinen ja tasainen vuorokausirytmi – mikäli näin ei tapahdu, se aiheuttaa suoria fysiologisia ja psykologisia haittavaikutuksia. Rytmin optimointi taas edistää elimistön optimaalista toimintaa useilla eri tasoilla. Tarjolla on esimerkiksi parempi päätöksentekokyky, mieliala, hormonaalinen sekä aineenvaihdunnallinen toiminta, psyykkinen ja fyysinen suorituskyky kuin myös palautuminen. Seuraavissa kirjoituksissa keskitymme siihen, miten voidaan optimoida sisäisen kellon rytmejä ja rakentaa niin sanottu optimaalinen vuorokausirytmi valoaltistuksen, liikunnan, ravinnon sekä unen kautta.

Ps. Voit kuunnella aiheesta lisää meidän podcastistamme, jossa aiheesta keskustelemassa THL:n tutkimusprofessori ja psykiatrian dosentti Timo Partonen. Kuuntele jakso tästä!

Palautuminen on myös harjoittelun perusta: AITOFIT-treenisovellus mitoittaa kuormituksen sen mukaan, miten palaudut.
‍
Kokeile AITOFITia 9 päivää ilmaiseksi ja näe miten tieteeseen pohjautuva AI-treeniohjelma toimii käytännössä. Aloita treenit ja laita ihmeessä chattiin viestiä, miten menee!
‍
- LitM Julius Granlund & Tapio Tulenheimo