Miksi tasainen vuorokausirytmi on niin tärkeä terveydelle?

Tapio Tulenheimo

Liikuntatieteiden maisteri (Liikuntabiologia),Psykologian maisterivaihe (HY)

Julius Granlund

Liikuntatieteiden maisteri (Liikuntabiologia),Psykologian maisterivaihe (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!
‍
- LitM Julius Granlund & Tapio Tulenheimo

Tsekkaa treenisovelluksemme painamalla tästä!