Биологические ритмы — это повторяющиеся изменения интенсивности биологических процессов, управляемые эндогенными осцилляторами (пейсмекерами) и синхронизируемые внешними факторами (свет, температура) [1].

Классификация:

Биологические ритмы — это повторяющиеся изменения интенсивности биологических процессов, управляемые эндогенными осцилляторами (пейсмекерами) и синхронизируемые внешними факторами (свет, температура) [1].

Классификация:

1. По уровню организации:

• Клеточные: молекулярные колебания (например, циклы PER/CRY) [2].
• Тканевые/органные: ритмы печени, почек, синхронизированные питанием [16].
• Организменные: циклы сна/бодрствования, температуры тела [1].
• Популяционные: сезонные миграции, репродуктивные циклы [1].

2. По временному периоду:

• Высокочастотные (<30 мин): дыхание, перистальтика кишечника, ЭЭГ-ритмы [1].
• Среднечастотные (30 мин – 3 сут):
• Ультрадианные (3–20 ч): фазы сна, голод/насыщение.
• Циркадианные (~24 ч): синтез мелатонина, активность ферментов [1].
• Низкочастотные (>3 сут):
• Циркасептанные (~7 сут): колебания иммунного ответа [1].
• Сезонные: спячка, листопад [1].

3. По форме колебаний:

• Импульсные (например, выброс гормонов).
• Синусоидальные (например, температура тела).
• Релаксационные (резкие изменения с постепенным возвращением к исходному состоянию) [1].

Микробиом и циркадные ритмы

Циркадианные ритмы представляют собой эндогенные 24-часовые циклы, регулирующие физиологические, метаболические и поведенческие процессы. Они синхронизируются с внешними условиями, такими как свет и питание, через молекулярные механизмы, встроенные в каждую клетку организма [1].

Основу циркадианного ритма составляет транскрипционно-трансляционная петля, образованная генами BMAL1 (Brain and Muscle ARNT-like 1) и CLOCK (Circadian Locomotor Output Cycles Kaput), которые активируют экспрессию генов PER (Period) и CRY (Cryptochrome) [2].

Белки PER и CRY постепенно накапливаются в цитоплазме, образуют комплекс, транспортируются в ядро и ингибируют активность BMAL1/CLOCK, замыкая петлю обратной связи. Этот цикл длится около 24 часов [3].

Зависимые от циркадных генов метаболические гены (CCG) составляют 10–20% генома и регулируют процессы, такие как синтез гормонов, репарация ДНК и окислительно-восстановительный баланс [4].

Микробиоты кишечника и кожи синхронизированы с циркадными ритмами хозяина. Например, метаболиты бактерий модулируют экспрессию BMAL1 и PER2 через взаимодействие с эпителиальными и иммунными клетками [5].

Выводы

Циркадианные ритмы возникли как адаптация к циклическим изменениям среды (свет, температура). Их консервативность подтверждена у цианобактерий, растений, грибов и млекопитающих, включая Homo sapiens, микробиом которого синхронизирован с циркадными ритмами хозяина.