MASARYKOVA UNIVERZITA Přírodovědecká fakulta Ústav antropologie
Cirkanuální biorytmy u člověka: Kardiovaskulární systém Bakalářská práce
Jana Píšová Vedoucí práce: RNDr. Miroslav Králík, Ph.D.
Brno 2008
Prohlašuji, že jsem tuto bakalářskou práci vypracovala samostatně a s použitím literatury uvedené v seznamu literatury.
V Brně dne:
2
Poděkování Mé poděkování patří především RNDr. Miroslavu Králíkovi, Ph.D., za jeho neuvěřitelnou ochotu, kterou projevil při opravování mé práce. Dále bych chtěla poděkovat Tomášovi Kočímu za pomoc se statistickým zpracováním.
3
Obsah 1. ABSTRAKT ............................................................................................................... 7 2. KLÍČOVÁ SLOVA.................................................................................................... 8 3. ÚVOD .......................................................................................................................... 9 3.1. Rozvržení a cíle práce ........................................................................................................................ 9
4. BIORYTMY ............................................................................................................. 10 4.1. Popis biorytmů ................................................................................................................................. 10 4.2. Rozdělení biorytmů ......................................................................................................................... 10 4.3. Původ biorytmů ............................................................................................................................... 11 4.4. Význam biorytmů ............................................................................................................................ 11 4.5. Cirkanuální biorytmy ...................................................................................................................... 12
5. VLIV SVĚTLA NA BIORYTMY .......................................................................... 13 5.1. Melatonin .......................................................................................................................................... 13 5.1.1. Biosyntéza a metabolismus melatoninu ..................................................................................... 14 5.1.2. Kontrola sekrece melatoninu...................................................................................................... 14 5.1.3. Ontogeneze sekrece melatoninu ................................................................................................. 15 5.1.4. Melatonin v lidské fyziologii ..................................................................................................... 16 5.1.5. Melatonin v lidské patologii....................................................................................................... 17 5.1.5.1. Melatonin a poruchy spánku .............................................................................................. 17 5.1.5.2. Melatonin u psychiatrických a neurologických onemocnění ............................................. 17 5.1.5.3. Melatonin a endokrinní poruchy ........................................................................................ 17 5.1.5.4. Melatonin a kardiovaskulární poruchy ............................................................................... 17 5.2. Parametry chronobiologicky aktivního světla ............................................................................... 18 5.2.1. Biologické účinky světla ............................................................................................................ 18 5.2.2. Intenzita světla ........................................................................................................................... 18 5.2.3. Vlnová délka .............................................................................................................................. 18 5.2.4. Načasování osvětlení.................................................................................................................. 18
6. CIRKANUÁLNÍ RYTMY U BEZOBRATLÝCH................................................ 19 6.1. Cirkanuální rytmy v reprodukci raka ........................................................................................... 19 6.2. Cirkanuální rytmy žahavce Campanularia flexuosa ..................................................................... 19
4
7. CIRKANUÁLNÍ RYTMY PTÁKŮ ....................................................................... 21 7.1. Časování reprodukce ....................................................................................................................... 21 7.2. Výměna peří ..................................................................................................................................... 21 7.3. Migrace ............................................................................................................................................. 22 7.4. Adaptační význam vnitřních anuálních hodin ptáků ................................................................... 22
8. CIRKANUÁLNÍ RYTMY SAVCŮ ....................................................................... 23 8.1. Reprodukční rytmus savců ............................................................................................................. 23 8.2. Hibernace ......................................................................................................................................... 24 8.2.1. Cirkanuální kontrola hibernace pomocí hibernačního proteinového komplexu v mozku .......... 24 8.2.2. Jevy doprovázející hibernaci ...................................................................................................... 24 8.2.3. Jiné termoregulační mechanismy ............................................................................................... 25 8.3. Projev a potlačení cirkanuálního růstu parohů u jelena .............................................................. 25 8.4. Vnitřní cirkanuální oscilátor savců ................................................................................................ 26
9. CIRKANUÁLNÍ RYTMY U ČLOVĚKA ............................................................. 28 9.1. Cirkanuální rytmicita činnosti kůry nadledvin............................................................................. 28 9.2. Sezónní změny v hypofýzo-thyroidálním systému ....................................................................... 28 9.3. Sezónní změny v hladinách pohlavních hormonů ......................................................................... 29 9.4. Sezónní změny v kondenzaci spermiového chromatinu ............................................................... 30 9.5. Sezónnost ženského reprodukčního systému ................................................................................. 31 9.6. Sezónnost v lidské nemocnosti a úmrtnosti ................................................................................... 31 9.6.1. Sezónní afektivní porucha .......................................................................................................... 31 9.6.1.1. Sezónní afektivní porucha a melatonin .............................................................................. 32 9.6.1.2. Sezónní afektivní porucha a hibernace ............................................................................... 32 9.6.2. Sezónnost sebevraždy ................................................................................................................ 33 9.6.3. Sezónnost úmrtí na respiratorní onemocnění ............................................................................. 34 9.6.4. Sezónnost výskytu kardiovaskulárních onemocnění .................................................................. 34 9.6.4.1. Sezónnost výskytu ischemické choroby srdeční ................................................................ 34 9.6.4.2. Výskyt náhlé smrti ............................................................................................................. 34 9.6.4.3. Výskyt akutního infarktu myokardu ................................................................................... 35
10. PRAKTICKÁ ČÁST ............................................................................................. 36 10.1. Sledované znaky ............................................................................................................................. 36 10.1.1. Krevní tlak ............................................................................................................................... 36 10.1.2. Angina pectoris ........................................................................................................................ 36 10.1.3. Arytmie .................................................................................................................................... 36
5
10.2. Výběr pacientů a sběr dat ............................................................................................................. 37 10.3. Metody zpracování dat .................................................................................................................. 37 10.4. Výsledky ......................................................................................................................................... 38 10.4.1. Testování celého souboru pacientů .......................................................................................... 38 10.4.1.1. Systolický krevní tlak ....................................................................................................... 38 10.4.1.2. Výskyt srdeční arytmie..................................................................................................... 39 10.4.1.3. Výskyt angina pectoris ..................................................................................................... 40 10.4.2. Testování skupiny mužů .......................................................................................................... 41 10.4.2.1. Systolický krevní tlak u mužů .......................................................................................... 42 10.4.2.2. Výskyt arytmie u mužů .................................................................................................... 43 10.4.2.3. Výskyt angina pectoris u mužů ........................................................................................ 44 10.4.3. Testování skupiny žen .............................................................................................................. 45 10.4.3.1. Systolický krevní tlak u žen ............................................................................................ 45 10.4.3.2. Výskyt arytmie u žen........................................................................................................ 46 10.4.3.3. Výskyt angina pectoris u žen............................................................................................ 47
11. DISKUZE ............................................................................................................... 49 12. ZÁVĚR ................................................................................................................... 51 13. O AUTORCE ......................................................................................................... 52 14. SLOVNÍK DŮLEŽITÝCH JMEN A POJMŮ .................................................... 53 15. REJSTŘÍK ............................................................................................................. 55 16. POUŽITÉ ZDROJE .............................................................................................. 58 16.1. Seznam použité literatury ............................................................................................................. 58 16.2. Seznam internetových zdrojů ....................................................................................................... 61 16.3. Použitý statistický software........................................................................................................... 62
SEZNAM ZKRATEK ................................................................................................. 63
6
1. Abstrakt Biorytmy jsou všudy přítomné znaky živých systémů. Mnoho fyziologických dějů a behaviorálních projevů podléhá určité rytmicitě. Cirkanuální neboli sezónní rytmy jsou cyklické změny probíhající s periodou přibližně jednoho roku. Nejvýraznějším podnětem z okolí pro synchronizování rytmů je světlo. Hlavním prostředníkem mezi vnějším světlem a neuroendokrinním systémem je epifýza, která produkuje hormon melatonin. Produkce melatoninu vykazuje jasný cirkadiánní rytmus, který je synchronizován s vnějšími světelnými podmínkami. Změny v sekreci pineálního melatoninu, které jsou závislé na fotoperiodě, pak synchronizují cirkanuální rytmy s časem v rámci kalendářního roku. Cirkanuální rytmy jsou pozorovány v rámci celé živočišné říše. Endogenní cirkanuální rytmy dlouho žijících obratlovců řídí mnoho cyklů, jako jsou reprodukce, hibernace, migrace a růst srsti. U člověka byly zaznamenány cirkanuální rytmy, které se týkají především sezonních změn v hladinách různých hormonů v krvi. Sezónnost se však projevuje i ve výskytu různých onemocnění. Praktická část se věnuje zhodnocení možné sezónnosti ve změnách krevního tlaku a ve výskytu angina pectoris a arytmií u pacientů s ischemickou chorobou srdeční. Podle našich výsledků je sezónní pouze výskyt angina pectoris u mužů, a to s nejvyšším výskytem v podzimních měsících.
Biorhythms are common traits of living organisms. Many physiological processes and many behavioral events show some rhythms. Circannual rhythms are cyclic changes that run with period about one year. The strongest cue from environment for synchronization of these rhythms is light. The main mediator between the light and neuroendocrine system of organisms is pineal gland which products melatonin. The production of melatonin shows clear circadian rhythm which is controlled by external light conditions. Changes in pineal melatonin secretion which are dependent on the length of photoperiod synchronize circannual rhythms with the time of the year. Circannual rhythms are observed through the whole animal kingdom. Endogenous circannual rhythms of long living vertebratea regulate a lot of cycles like reproduction, hibernation, migration and pelage growth. In humans were found circannual rhythms related to the hormone concentrations. Incidence of many disorders shows seasonality too. The second part of this thesis contains of practical evaluation of seasonal changes in blood pressure and seasonal incidence of angina pectoris and arrhythmia in patients with coronary heart disease. In our
7
results only the incidence of angina pectoris in the group of men shows seasonality with acrophase in autumn.
2. Klíčová slova Cirkanuální biorytmy Melatonin Migrace Reprodukční cyklus Hibernace Ischemická choroba srdeční
8
3. Úvod Vývoj života na Zemi byl poznamenán cyklickými interakcemi mezi Sluncem, Zemí a Měsícem. Existence rytmických změn v žijících organismech je známkou adaptace na tyto vztahy a slouží jako nepřímý důkaz pro časově závislou proměnlivost odpovědi lidského těla na nejrůznější podněty. Původní biochemie života byla ovlivněna Sluncem a zůstala na něm závislá. V závislosti na změnách v přírodě byly definovány 3 základní biofyzikální rytmy: sluneční den (cirkadiánní rytmus), lunární měsíc (cirkalunární rytmus) a rok (cirkanuální rytmus). Tyto základní rytmy zanechávají nesmazatelnou stopu na každé formě života na Zemi a vytvořily vysoce složitou a vzájemně propojenou síť biochemie a genetiky. Biologické rytmy a tedy strukturu biologického času studuje chronobiologie. Praktický význam studia biologických rytmů nacházíme mimo jiné v medicíně. Mnoho hormonů, enzymů a jiných látek v lidském těle vykazuje periodickou změnou aktivity. To se odráží jak v periodicitě některých onemocnění, tak na farmakokinetice některých léků (web 1).
3.1. Rozvržení a cíle práce Tato bakalářská práce je rozdělena na dvě části, a to na část teoretickou a část praktickou. Teoretická část obsahuje dosavadní poznatky z oblasti cirkanuálních biorytmů. První kapitoly se věnují obecným pojmům a vlivu světla na biorytmy, jako nejdůležitějšího a nejspolehlivějšího vnějšího podnětu pro synchronizaci biorytmů s vnějším prostředím. V dalších kapitolách jsou rozebrány cirkanuální biorytmy, které jsou známé u velkých skupin živočichů, a to u bezobratlých, ptáků a savců. Na konci teoretické části jsou kapitoly věnované cirkanuálním biorytmům v lidských fyziologických a patologických procesech. Cílem praktické části je zhodnocení možného vlivu ročních období na kardiovaskulární systém pacientů s ischemickou chorobou srdeční (vliv na krevní tlak, výskyt arytmií a výskyt angina pectoris) s použitím údajů z ordinace ambulantního kardiologa.
9
4. Biorytmy Biorytmy jsou všudypřítomné znaky živých systémů, různé fyziologické děje a behaviorální projevy podléhají určité rytmicitě (Toates 1998). Biologickým rytmem můžeme nazvat každý oscilující děj, který se v živém systému po určitém čase vrací na přibližně výchozí úroveň. Je třeba zdůraznit slovo přibližně, protože právě tím se biologická oscilace liší od oscilace v technickém slova smyslu (Ahlers 1984). Časová osa periodických změn je velmi rozdílná. Postihuje procesy od úrovně molekulární (enzymové aktivity), přes buněčnou (mitotická aktivita) až po velmi složité programy jako je např. cyklus bdění a spánku. Typickým příkladem jsou pak cyklické změny v ženském organismu během reprodukčního období nebo periodické změny řady funkcí v závislosti na střídání ročních období (Trojan 1993).
4.1. Popis biorytmů Biologické rytmy charakterizujeme několika vlastnostmi. Perioda (τ) představuje časový úsek průběhu jednoho cyklu, frekvence je reciproční hodnota periody, to je počet cyklů za časovou jednotku. Amplituda vyjadřuje rozsah rytmu a fáze, tedy polovinu rozdílu mezi nejvyšší a nejnižší hodnotou rytmu. Akrofáze reprezentuje vrchol upravené křivky v časovém nebo úhlovém vyjádření. Pojem fáze se používá jako všeobecné vyjádření kteréhokoli bodu v jednom cyklu bez upřesnění. Přesná hodnota je daná vztahem k určité referenční hodnotě (Ahlers 1984; Trojan 1993).
4.2. Rozdělení biorytmů Biorytmy dělíme podle dálky periody na ultradiánní (τ < 20 h) a cirkadiánní (20 < τ > 28 h). Názvem cirkadiánní se označují přibližně denní rytmy, které vyjadřují rozpětí mezi původní hodnotou endogenního rytmu a jeho 24 h synchronizovanou formou. Infradiánními rytmy můžeme označit vícedenní rytmy, jsou to především reprodukční cykly (u člověka 28 dní). Dále jsou také zaznamenávány cirkaseptánní rytmy (τ ~ 7 dní), jejichž podkladem je týdenní pracovní proces, tedy sociální synchronizátor. Naší závislost na venkovním prostředí podle Ahlerse (1984) dobře charakterizují čtyři „cirka“ rytmy, a to cirkadiánní, cirkatidální (τ ~ 12,4 h), cirkalunární (τ ~ 4 týdny) a cirkanuální (τ ~ 12 ± 2 měsíce).
10
4.3. Původ biorytmů Biologické rytmy můžeme rozdělit na endogenní a exogenní. Exogenní rytmy představují oscilace pasivního systému závislého na periodickém podnětu z vnějšího prostředí. Pokud podnět pro tento systém dosáhne konstantní (neperiodickou) úroveň, pak by měly být oscilace tlumené. Naopak u endogenních rytmů jde o samostatně oscilující systémy, jejichž výkyvy se netlumí konstantní úrovní energie systému. Endogenní jsou všechny rytmy s krátkou periodou, to jsou např. rytmy nervové, srdeční a dýchací činnosti (Ahlers 1984). U cirkadiánních a delších rytmů je patrná závislost na podnětech z vnějšího prostředí, které nazýváme synchronizátorem (zeitgeber, timer, entraining agent). Při samotné synchronizaci se mění původní nepřesná perioda v závislosti na synchronizátoru tak, že se perioda timeru rovná periodě endogenního rytmu (Trojan 1993). Mezi silné, dominantní synchronizátory patří geokosmo-fyzikální vlivy: rotační pohyb Země kolem své osy a kolem Slunce, její elektromagnetické pole a gravitační pole, kosmické záření, a to zejména světlo, které je asi nejsilnějším synchronizátorem vůbec. Mezi slabší synchronizátory můžeme zařadit potravu (složení, načasování), pohybovou aktivitu a teplotu. Slabší synchronizátory se uplatňují v situacích, kdy dominantní synchronizátor ustupuje do pozadí. Pokud odstraníme dominantní synchronizátor, pak se obnaží původní, endogenní, volně běžící rytmus (Ahlers 1984). Prozatímní výzkumy ukazují, že každý biorytmus má dvě složky, a to exogenní a endogenní. Exogenní složku představuje rotační pohyb Země kolem Slunce, který je pro lidský organismus transformován ve formě cyklu střídání světla a tmy (light-dark = LD cyklus). Endogenní, neboli vnitřní složka představuje biologický mechanismus primárně nezávislý na exogenní komponentě (Trojan 1993).
4.4. Význam biorytmů Souhrou exogenní a endogenní komponenty vzniká mechanismus, který umožňuje organismu předjímat rytmické změny vnějšího prostředí a začít na ně přípravnou reakci, ještě než tyto změny reálně nastanou. Tento mechanismus je vlastně vnitřní uspořádání periodické rytmicity umožňující organismu volit určitou strategii jednak pro indukování vnitřního rytmu, jednak pro udržení dynamické homeostázy v průběhu vnějších změn (Trojan 1993).
11
4.5. Cirkanuální biorytmy Cirkanuální rytmy jsou známé také pod názvem sezónní rytmy. Sezónní změny organismů byly po dlouhou dobu považovány za ideální příklad čistě exogenně podmíněných rytmů, které jsou vyvolány a řízeny vnějším působením světla, tedy změnou podílu světlé a tmavé části dne v průběhu roku. Postupem času však výzkumy ukázaly, že i cirkanuální rytmy mají endogenní základ (Ahlers 1984). Mnoho druhů organismů projevuje rytmické změny ve fyziologii chování, které jim umožňují očekávat roční období a změny, které s nimi přicházejí. Endogenní cirkanuální rytmy dlouho žijících obratlovců řídí mnoho cyklů, jako jsou např. reprodukce, hibernace, migrace, růst srsti, změny tělesné hmotnosti, aj. Endogenní rytmy jsou ve stálých podmínkách délky dne, teploty a zásob jídla, soběstačné s volně běžící periodou, která trvá přibližně jeden rok. Geofyzikální podněty, včetně anuální délky dne (fotoperiody), ovlivňují tyto rytmy tak, že se jejich perioda rovná délce jednoho roku. Proto dlouho žijící organismy používají jak vnitřní endogenní „kalendář“, tak mechanismus měřící délku dne, aby přizpůsobily fyziologický stav nadcházejícímu ročnímu období (Lincoln et al. 2006).
12
5. Vliv světla na biorytmy Světlo je pro organismy nejvýznamnějším a nejspolehlivějším podnětem z okolí. Jak uvádí Zucker (1988), hlavním prostředníkem mezi vnějším světlem a neuroendokrinním systémem je epifýza (šišinka, glandula pinealis). Epifýza (obr. 1) je žláza s vnitřní sekrecí, jejíž parenchymové buňky (pinealocyty) syntetizují a vylučují hormon melatonin. Vzniká ze stropu III. komory mozkové pod zadním koncem corpus callosum a je spojena stopkou s commisura habenularum epithalamu (Čihák 1998).
Obrázek 1 Umístění epifýzy a hypofýzy v rámci mozku. Zdroj: web 2 (upraveno).
5.1. Melatonin Melatonin (obr. 2) je esenciální látka s neměnnou strukturou, jejíž sekrece není omezena pouze na druhy savců, ale produkují ji i další obratlovci, dále bezobratlí a také některé rostliny. Syntéza a vylučování melatoninu epifýzou vykazují jasný cirkadiánní rytmus. Nejvyšší hladiny tohoto hormonu v krvi se vyskytují během tmavé fáze dne (Toates 1998).
13
Obrázek 2 Chemický vzorec a 3D struktura melatoninu. Zdroj: web 3
5.1.1. Biosyntéza a metabolismus melatoninu Melatonin je u savců syntetizován nejvíce v epifýze, ale je produkován i v jiných částech těla, jako jsou např. retina, nebo extraorbitální slzná žláza, gastrointestinální trakt, buňky kostní dřeně, krevní destičky, aj. V krvi je většina melatoninu vázána na plazmatické proteiny, kromě krve se ale vyskytuje i v jiných tělních tekutinách, a to ve slinách, mozkomíšním moku, žluči, spermatu a v plodové vodě (Karasek 2006). Melatonin je derivát tryptofanu. Rytmické změny sekrece pineálního melatoninu jsou založeny na rytmu aktivity enzymu N-acetyltransferázy (NAT), která syntetizuje N-acetylserotonin, což je prekurzor melatoninu. Melatonin není v epifýze skladován, ale je ihned uvolňován do krevního oběhu, pak proniká do všech tkání, včetně mozku. Primárně je metabolizován v játrech, sekundárně v ledvinách na 6-sulfatoxymelatonin, jehož hladiny v moči úzce souvisejí s hladinami melatoninu v krvi (Luboshitzky 2006).
5.1.2. Kontrola sekrece melatoninu Střídání světla a tmy v prostředí má synchronizující efekt na rytmus melatoninu, ten je ale schopný volně běžet i bez světelných podnětů. Rytmus, který se projevuje v aktivitě N-acetyltransferázy, vychází z hypotalamu, z neuronů nucleus suprachiasmaticus, které ve stimulační fázi, ve tmě, vysílají do epifýzy pulzní signály. Tyto impulsy vedou k uvolňování n-adrenalinu na sympatických zakončeních v epifýze. Výsledkem je po aktivaci NAT zvýšení sekrece melatoninu. Pacemakerem cirkadiánního rytmu melatoninu je tedy nucleus suprachiasmaticus v hypotalamu, avšak není známo, kolik oscilátorů se v něm nachází (Trojan 1993). Ačkoli je hypotalamus pouze malou částí mozku, tak je to anatomicky velmi různorodý komplex, který je zapleten do velkého množství funkcí, jako je regulace teploty, rozmnožování, hlad, žízeň, agrese, aj. Aby mohl pacemaker správně fungovat, potřebuje 14
podněty z okolí k synchronizaci endogenního rytmu s podmínkami prostředí. K přenosu informací o vnějším světle slouží sítnice a z jejích gangliových buněk vycházející dráha tractus retinohypothalamicus, která končí u neuronů suprachiasmatických jader (Toates 1998). Cesta z jader hypotalamu k epifýze vede nejprve do intermediolaterálních jader míchy, z nich vedou pregangliové sympatické neurony do krčních sympatických ganglií a postgangliová vlákna se pak zakončují v epifýze, kde uvolňují neurotransmiter norepinefrin, který stimuluje β-adrenergní receptory v buňkách epifýzy. Světlo vnímané pomocí sítnice má na sekreci melatoninu inhibiční vliv, zatímco tma má opačný efekt vedoucí k významnému růstu sekrece (Luboshitzky 2006).
Obrázek 3 Schéma kontroly sekrece melatoninu. Zdroj: web 4 (upraveno).
5.1.3. Ontogeneze sekrece melatoninu Fetální epifýza je schopna syntézy melatoninu od 26. týdne prenatálního vývoje. Množství vylučovaného melatoninu je asi desetkrát menší než v prepubertálním věku a nevykazuje rozdíly mezi dnem a nocí. Rytmická sekrece se objevuje během dvou až tří měsíců po narození. Během dětství hladina melatoninu v krvi roste a normálních hodnot dosahuje ve třetím až pátém roce života. Před pubertou dosahuje množství melatoninu nejvyšších hodnot, ale v pubertě jeho
15
hladiny opět klesají. V dospělosti je jeho množství neměnné, v pokročilém věku pak klesá na velice nízké hodnoty (Luboshitzky 2006).
5.1.4. Melatonin v lidské fyziologii Syntéza a sekrece melatoninu v epifýze podléhá jasnému cirkadiánnímu rytmu. Během dne je jeho koncentrace v krvi nízká a významně roste v tmavé fázi dne. Nejvyšších hodnot dosahuje mezi půlnocí a třetí hodinou ranní a mezi sedmou a devátou hodinou se jeho hladina vrací do normálu. Tento rytmus je generován v nucleus suprachiasmaticus hypotalamu a je kontrolován vnějším LD cyklem světla. Během roku se poměr délky tmavé a světlé fáze dne mění, a tak se časově posouvá i noční vrchol sekrece melatoninu. Letní akrofáze je fázově posunuta oproti zimní asi o 1,5 hodiny, zatímco na podzim a na jaře je poloha akrofáze ve středních hodnotách. Tento posun akrofáze úzce souvisí s délkou trvání tmavé části dne, což naznačuje, že je to jev spojený s fotoperiodou (Karasek 2006).
5.1.4.1. Melatonin a hypofyzární hormony Denní koncentrace melatoninu pozitivně koreluje s koncentracemi prolaktinu. U dětí bylo objeveno, že inhibice cirkulace melatoninu ovlivňuje stimulaci růstového hormonu. Melatonin má také vliv na hypotalamo-hypofýzo-gonádovou osu. U žen s hypotalamickou amenoreou je noční sekrece melatoninu zvýšená, zatímco u dívek s předčasnou pubertou je hladina melatoninu nižší, než u stejně starých dívek. Pokles melatoninu byl pozorován u žen okolo menopauzy a aplikace melatoninu inhibovala sekreci LH a estradiolu u zdravých žen. Melatonin je také přítomen v lidském semeni a přemíra melatoninu nad fyziologickou mez má inhibiční účinky na pohyblivost spermií in vitro (Karasek 2006).
5.1.4.2. Melatonin a imunitní systém Skutečnost, že melatoninové receptory byly objeveny v imunitních orgánech a buňkách, jak u lidí, tak u jiných druhů savců, vypovídá o tom, že melatonin může mít vliv na imunitní systém. Také bylo zjištěno, že lidské lymfocyty syntetizují a uvolňují velké množství melatoninu, proto se předpokládá, že tento hormon má, kromě endokrinních, také apokrinní a parakrinní účinky, které slouží k místní koordinaci imunitní odpovědi (Karasek 2006).
16
5.1.5. Melatonin v lidské patologii 5.1.5.1. Melatonin a poruchy spánku Noční koncentrace melatoninu v krvi byly značně nižší u lidí trpících chronickou nespavostí. Naopak aplikace melatoninu u těchto lidí měla blahodárné účinky (Karasek 2006).
5.1.5.2. Melatonin u psychiatrických a neurologických onemocnění Hlavní rolí melatoninu je rytmická regulace, která je u některých psychiatrických poruch narušena. Změny koncentrace a cirkadiánního rytmu melatoninu byly nalezeny u různých psychiatrických poruch, jako jsou deprese, panická porucha, schizofrenie a poruchy příjmu potravy. U bipolární afektivní poruchy bylo zjištěno, že koncentrace melatoninu jsou nižší u depresivní fáze a v maniakální fázi se zvyšují. Pacienti s epilepsií mají nízkou koncentraci melatoninu ve slinách a jiné změny v cyklu melatoninu byly nalezeny u lidí trpících migrénou (Karasek 2006).
5.1.5.3. Melatonin a endokrinní poruchy Nízká hladina melatoninu v krvi byla pozorována u mužů s Klinefelterovým syndromem, kteří měli nízkou hladinu testosteronu, zatímco muži s tímto syndromem, kteří měli hladinu testosteronu normální, měli normální i hladinu melatoninu. Zvýšenou hladinu nočního melatoninu můžeme pozorovat u žen s hyperprolaktinémií a redukci sekrece melatoninu u lidí postižených akromegálií (Karasek 2006).
5.1.5.4. Melatonin a kardiovaskulární poruchy Změny v koncentraci melatoninu byly pozorovány u ischemické choroby srdeční, stejně jako u hypertenze a u lidí s vysokým obsahem cholesterolu. Snížená hladina nočního melatoninu byla zaznamenána u lidí s akutním infarktem myokardu (Karasek 2006).
17
5.2. Parametry chronobiologicky aktivního světla 5.2.1. Biologické účinky světla Světlo má alespoň tři účinky na biologické rytmy. 1) Vystavení světlu během noci silně potlačuje produkci melatoninu. 2) 24 hodinový LD cyklus synchronizuje suprachiasmatická jádra hypotalamu, která regulují syntézu a vylučování melatoninu. 3) Délka doby, po kterou je melatonin vylučován, je delší během dlouhých nocí v zimě, než během krátkých nocí v létě. Doba trvání světlé a tmavé fáze dne je tedy skrz melatoninový signál důležitým podnětem pro časování sezónních rytmů. Aby mělo světlo výše zmíněné chronobiologické účinky, musí splňovat určité parametry (Lewy a Sack 1988).
5.2.2. Intenzita světla Pomocí pokusů s různou intenzitou světla bylo zjištěno, že vystavení světlu o intenzitě 500 lx má na produkci melatoninu jen malý účinek, zatímco světlo o intenzitě 1500 lx produkci melatoninu částečně potlačuje. Světlo o intenzitě 2500 lx pak produkci melatoninu potlačuje úplně (Lewy a Sack 1988).
5.2.3. Vlnová délka Experimentálně bylo zjištěno, že akční spektrum pro potlačení produkce melatoninu u lidí se pohybuje v rozmezí viditelného světla, což je světlo o vlnové délce 400 – 700 nm. Vrchol tohoto akčního spektra, tedy vlnová délka, při které je světlo na produkci melatoninu nejúčinnější, je asi 509 nm (Lewy a Sack 1988).
5.2.4. Načasování osvětlení Podle Lewyho a Sacka (1988) je načasování ozáření jasným světlem třetím kritickým parametrem chronobiologicky aktivního světla. Ozáření jasným světlem ve večerních hodinách způsobuje posun nočního nástupu produkce melatoninu. Navíc ranní jasné světlo má u lidí, kteří trpí depresemi a zároveň mají narušený rytmus melatoninu, pozitivní účinky ve smyslu významného potlačení depresivních symptomů.
18
6. Cirkanuální rytmy u bezobratlých Endogenní cirkanuální rytmy jsou známé pouze u dvou druhů bezobratlých živočichů, a to u raka (Orconectes pellucidus inermis) a u mořského žahavce žijícího v koloniích (Campanularia flexuosa).
6.1. Cirkanuální rytmy v reprodukci raka Orconectes pellucidus inermis je rak žijící v jeskyních, kde se světelné podmínky ani teplota vzduchu nemění. Přesto byl u tohoto druhu pozorován cirkanuální rytmus v reprodukci. Pouze změny v teplotě, síle proudu a chemickém složení vody mohou potencionálně fungovat jako zeitgeber, protože vykazují cirkanuální rytmicitu. Jsou ale velmi malé a relativně nespolehlivé, protože přicházejí po silných sněhových nebo dešťových srážkách. Samičky kladou vajíčka v době maximálního toku vody a tudíž největšího přílivu organického materiálu do jeskyně, to znamená, že se musí pářit ještě dříve, než tyto změny nastanou. Navíc, u skupiny raků chovaných v neměnných laboratorních podmínkách, probíhalo páření přibližně ve stejnou dobu jako u raků žijících v přirozeném prostředí. Schopnost předvídat sezónní změny ve svém vodním prostředí umožňuje rakům přivést na svět potomstvo v období největších zásob potravy, tedy v době, kdy mají větší šanci na přežití (Brock 1974).
6.2. Cirkanuální rytmy žahavce Campanularia flexuosa Campanularia flexuosa je mořský žahavec, žijící přisedlým způsobem života v koloniích, které sídlí v pobřežních vodách. Sezónní změny se objevují jak v rámci života celé kolonie, tak v životě jednotlivých hydrantů. Během většiny roku je růst kolonií bujný a délka života jedince dlouhá. Tento způsob života je každoročně přerušen dvěma fázemi omezeného, méně bujného růstu, který trvá přibližně dva týdny, a to v období zimního a letního slunovratu. Obě tyto fáze jsou doprovázeny i snížením průměrné délky života jednotlivých hydrantů. Po fázích omezeného růstu se žahavci plynule vrací k převládajícímu způsobu života. Zatímco během fáze bujného růstu je diferenciace hydrantů normální, tak ve fázi omezeného růstu je patrný úbytek pupenů a i jejich následná diferenciace je značně omezena. Proto během fáze omezeného růstu dochází i k celkovému zmenšení kolonií. 19
Tyto sezónní změny mohou být ovlivňovány cyklickými změnami teploty okolní vody, ale byly patrné i u kolonií udržovaných v neměnných laboratorních podmínkách. Díky schopnosti předvídat sezónní změny ve svém prostředí jsou tito žahavci, jak v rámci kolonie, tak v rámci jedinců, fyziologicky a biochemicky připraveni na nadcházející období (Brock 1974).
20
7. Cirkanuální rytmy ptáků Nejvýraznější cirkanuální rytmy ptáků se týkají reprodukce, výměny peří a migrace. Tyto rytmy jsou sladěny s prostředím především díky délce fotoperiody. Ptáci žijící v prostředí, kde jsou environmentální podněty slabé, se musejí spoléhat více na své vnitřní hodiny, než ptáci žijící v prostředí, ve kterém je délka fotoperiody v těsném vztahu se sezónními událostmi. Tyto populační rozdíly v míře spoléhání na endogenní hodiny poukazují na to, že cirkanuální mechanismus je do určité míry adaptabilní (Gwinner 1989; Wickelski et al. 2007).
7.1. Časování reprodukce Reprodukční časování se liší jak mezi jednotlivými druhy, tak i uvnitř populace. Například pěnice černohlavé (Sylvia atricapilla), které žijí v podmínkách střední Evropy, prodělávají reprodukční období jednou do roka. Ten samý druh žijící na Kapverdských ostrovech podléhá dvou gonadálním cyklům, protože jsou v tomto prostředí mírnější podmínky a je proto možné mít potomstvo dvakrát za rok se stejnou šancí na přežití (Wikelski et al. 2007). Na rytmicitě reprodukce ptáků se tedy podílejí jak vnější, tak i vnitřní faktory. Experimenty se špačkem obecným (Sturnus vulgaris) a kachnou divokou (Anas platyrhyncha) ukázaly, že v přírodě je reprodukční cyklus těchto ptáků kontrolován sezónními změnami v délce fotoperiody, respektive že progresivní fáze gonadálního cyklu je spouštěna každoročním prodlužováním dne, které následuje po zimním slunovratu. Na druhou stranu tyto druhy chované v zajetí, ve stabilních fotoperiodických podmínkách, si i bez vnějších podnětů uchovaly cirkanuální rytmus reprodukce. Jediným rozdílem byla délka periody, která u ptáků chovaných v zajetí dosahovala přibližně deseti měsíců (Assenmacher 1974; Rutledge 1974).
7.2. Výměna peří Ptáci své peří každý rok nejméně jednou vyměňují. Při tomto pelichání vytlačují nová narůstající pera z kůže pera stará. U některých skupin dochází k pelichání sotva znatelnému, postupnému, u jiných ptáků vypadává peří z určitých částí těla najednou. Rytmus výměny peří je úzce spjatý s reprodukčními a migračními cykly, takže u tohoto děje nalezneme jak mezidruhové rozdíly, tak rozdíly v rámci jednoho druhu. Opět se dá 21
použít příklad pěnice černohlavé. Jedinci žijící v prostředí střední Evropy vyměňují peří jednou do roka, kdežto jedinci žijící na Kapverdských ostrovech vyměňují peří dvakrát za rok (Wickelski et al. 2007).
7.3. Migrace Migrační neboli stěhovavý způsob života je asi nejvýraznějším projevem cirkanuálních rytmů u ptáků. S migrací jsou spojeny další sezónní změny, které zahrnují změny v zásobách tuku, v načasování nočního vylučování melatoninu a v načasování tzv. zugunruhe. Tento termín je německého původu a je složen ze dvou slov, Zug (tah, migrace) a Unruhe (úzkost, neklid). U ptáků, kteří se stěhují na dlouhé vzdálenosti, je nástup zugunruhe specifickým znakem pro každý druh a projevuje se každoročně na podzim, tedy v době zkracující se fotoperiody, a to i u ptáků chovaných v zajetí (Wickelski et al. 2007). Endogenní mechanismus pochodů spojených s migrací, např. mechanismus načasování stěhování a mechanismus vnitřního kompasu, je obzvláště důležitý u jedinců, kteří se stěhují prvně v životě a nemohou se spoléhat na předchozí zkušenosti (Wickelski et al. 2007; Berthold 1974).
7.4. Adaptační význam vnitřních anuálních hodin ptáků Vnitřní cirkanuální hodiny ptáků mají adaptační význam pro mnoho pochodů a událostí týkajících se jejich života. Především se jedná o celkové načasování každoročních událostí, dále jsou důležité pro dálkovou orientaci během první podzimní migrace mláďat a pro adaptaci na ekologické podmínky v oblastech, které ptáci během migrace přelétají (Klein 1974). Tyto hodiny umožňují ptákům adaptovat se na letní a zimní podmínky tím, že správně načasují výměnu peří s dostatečným odstupem od následné migrace. Nakonec vnitřní hodiny ptákům zajišťují, že přivedou potomstvo do nejpříznivějších podmínek pro přežití (Klein 1974).
22
8. Cirkanuální rytmy savců Stejně jako ptáci, i savci podléhají sezónním fyziologickým a behaviorálním změnám během roku. I savci jsou citliví na fotoperiodu, tedy na poměr světlé a tmavé fáze dne. Fotoperioda jako nejspolehlivější environmentální podnět synchronizuje, zejména u malých savců, endogenní cirkanuální rytmy reprodukce a hibernace. Jako příklad velkých savců uvedu výměnu parohů u jelena.
8.1. Reprodukční rytmus savců Za pomoci melatoninu je sezónně pářícím se savcům zprostředkována informace o délce fotoperiody, tedy o přesné době v rámci roku. Cirkanuální rytmy v rozmnožování jsou dobře prostudovány u křečka zlatého (Mesocricetus auratus). V průběhu roku křeček zlatý, stejně jako mnoho jiných sezónně se rozmnožujících zvířat, prochází fází reprodukční inaktivity, která se střídá s fází, kdy se může rozmnožovat. Střídání těchto fází úzce souvisí s obdobím aktivity a hibernace. Obě pohlaví prodělávají během roku změny v rámci pohlavních žláz. Na podzim se fotoperioda zkracuje, což u křečků vede k tomu, že tráví čím dál tím více času v podzemních norách a epifýza pomocí melatoninu navodí gonádovou regresi. Během hibernace se křečci nacházejí v podmínkách prakticky bez světla. Regrese pohlavních žláz slouží jako prevence proti přivedení mláďat do podmínek, ve kterých by nepřežila. Těsně před příchodem jara začnou být pohlavní žlázy netečné vůči omezujícímu vlivu epifýzy. Začínají se regenerovat, takže když přijde období jara a křečci se probudí z hibernace, jejich pohlavní žlázy jsou plně funkční a mohou se proto ihned rozmnožovat. Samice křečka je březí po dobu 21 dní, takže jsou mláďata přivedena do ideálních podmínek. Epifýza tak hraje důležitou roli v synchronizaci páření, inseminace, gravidity a péče o mladé. Délka březosti samic se u různých druhů savců liší, proto jako fotoperiodické signály pro páření mohou sloužit i dlouhé dny a ne jen krátké. Například kozy se musí pářit již na podzim, aby se mláďata narodila v nejpříznivější jarní době (Toates 1998).
23
8.2. Hibernace Hibernace savců je jedinečný adaptační systém střídající stavy homotermie a heterotermie, který jedince chrání proti nepříznivým událostem v prostředí. Tento jev je charakterizován důkladnou redukcí metabolických pochodů, potřeb kyslíku a srdečního tempa. Výsledkem je neaktivní stav jedince, jehož teplota těla může klesnout až na teploty blížící se 0°C. Na rozdíl od poikilotermických zvířat, hibernátoři mají nad změnami teploty vnitřní kontrolu. Když pominou důvody k hibernaci, zvířata jsou schopna vrátit své fyziologické pochody do normálu (Andrews 2007).
8.2.1. Cirkanuální kontrola hibernace pomocí hibernačního proteinového komplexu v mozku Někteří savci hibernují pouze se změnami prostředí, někteří ale prodělávají hibernaci i v neměnných podmínkách s délkou periody přibližně jednoho roku. U druhé skupiny hibernátorů byl nalezen tzv. hibernační proteinový komplex (HP komplex). Množství HP komplexu v mozku roste současně s nástupem hibernace a klesá s koncem hibernace. Blokování aktivity HP komplexu v mozku s použitím protilátky zkracuje dobu hibernace. HP komplex tak slouží jako posel hormonálních signálů o stavu hibernace nesoucí nezbytné informace do mozku (Kondo et al. 2006).
8.2.2. Jevy doprovázející hibernaci Kromě snížení aktivity a tělesné teploty dochází v rámci hibernace i k sezónním změnám v hmotnosti a již zmíněné schopnosti reprodukce. Cirkanuální cyklus ukládání tukových zásob je nezávislý na podmínkách prostředí. Nejvyšší hmotnosti dosahují hibernátoři v září, čemuž předchází zvýšená potřeba potravy během léta. Nejnižší hmotnosti pak dosahují v dubnu, tedy po ukončení hibernace (Pengelley a Asmundson 1974). U ježka evropského (Erinaceus europaeus) byly v rámci hibernace pozorovány změny v autonomním nervovém systému, dále endokrinní a metabolické změny. Změny autonomního
nervového
systému
se
týkají
množství
noradrenalinu
v srdci
a
v nadledvinách. Nejvyšších koncentrací dosahuje noradrenalin v létě a nejnižších v zimě. Endokrinní změny byly pozorovány v rámci hmotnosti nadledvin, která je nejnižší v zimě a tudíž i jejich aktivita je v zimě menší. Metabolické změny zahrnují zvýšenou schopnost
24
anaerobního metabolismu v zimě a podzimní snížení koncentrace močoviny a glycerolu v krvi jako následek převahy anabolických dějů (Senturia a Johansson 1974). Je třeba poznamenat, že jarní probuzení z hibernace je endogenního původu, protože zvířata hibernující v zimní noře nemohou vnímat světelné podněty prostředí, a přesto se na jaře vrátí do aktivního stavu. Délka fotoperiody pak slouží jako spolehlivý synchronizátor pro počátek hibernace, aby se zvířata mohla dostatečně dopředu připravit na podmínky, ve kterých přežijí jen ve stavu hibernace (Pengelley a Asmundson 1974).
8.2.3. Jiné termoregulační mechanismy Savci, kteří jsou v zimě aktivní, musejí přizpůsobit mechanismy termoregulace tak, aby co nejvíce šetřily energii a zároveň produkovaly co nejvíce tepla, které jim umožňuje být aktivní i při velmi nízkých teplotách. Tyto mechanismy termoregulace, které stejně jako hibernace, podléhají cirkanuální rytmicitě, byly sledovány u křečka džungarského (Phodopus sungorus). Jejich sezónní tolerance chladu je založena na zvýšení produkce tepla v hnědé tukové tkáni bez přítomnosti svalového třesu. Každoroční zvýšení produkce tepla tímto způsobem je endogenního původu, ale bývá upravováno vnějšími podněty, a to zkracující se fotoperiodou a sníženou okolní teplotou. Hnědá tuková tkáň je hlavním dějištěm nadprodukce tepla bez svalového třesu. Mitochondrie v buňkách hnědé tukové tkáně obsahují speciální protein, který, v případě potřeby, způsobuje, že energie z oxidace, která v mitochondriích probíhá, je uvolňována ve formě tepla a není vázána do ATP. Krátká fotoperioda tak skrz zvýšení aktivity sympatické inervace hnědé tukové tkáně vyvolává její masivní strukturální a biochemické modifikace (Heldmaier et al. 1989).
8.3. Projev a potlačení cirkanuálního růstu parohů u jelena Každý rok v životě jelena je přerušován výměnou parohů. Většina druhů mírného podnebného pásu má sklon shazovat staré parohy na jaře s tím, že nové jim narostou během léta. Když parohy vyrostou, zcela osifikují. Tato výměna je spouštěna každoročním cyklem změn v délce fotoperiody. Změna světelného cyklu posunuje růst parohů o šest měsíců mimo fázi. Když se fotoperioda prodlužuje a zkracuje v jiných frekvencích než jednou ročně, tak se cyklus shazování a růstu parohů přizpůsobí novému rytmu.
25
Parohy mohou být vyměněny až čtyřikrát za rok, nebo pouze každý druhý rok. To je závislé na urychlení, respektive zpomalení, rytmu fotoperiody. Když je délka fotoperiody udržována konstantní, cyklus výměny parohů přetrvává, ale s délkou periody kolem 10 měsíců. Pokud jsou jeleni drženi ve světelných podmínkách, které simulují rovníkový pás, cirkanuální cyklus výměny se neprojeví a parohy nemohou být vyměněny po několik let za sebou (Goss et al. 1974).
8.4. Vnitřní cirkanuální oscilátor savců Jak již bylo výše zmíněno, endogenní cirkanuální rytmy řídí mnoho cyklů dlouho žijících obratlovců, jako jsou reprodukce, hibernace, migrace a výměna srsti/peří. Lincoln et al. (2006) zkoumali, jestli může být cirkanuální rytmus generován skrz hypofyzární mechanismus, který je sám o sobě závislý na cirkadiánním systému. Zaměřili se na hypofyzární kontrolu sekrece prolaktinu u ovcí s předpokladem, že podobná mezibuněčná interakce v mozku může řídit cirkanuální rytmy pro ostatní fyziologické pochody. Změny v délce noční sekrece pineálního melatoninu, které jsou závislé na fotoperiodě, synchronizují cirkanuální rytmy s časem v rámci kalendářního roku. Aplikace melatoninu, jako simulace pouze části celkového anuálního rytmu, je dostačující pro vyvolání synchronního rytmu. Letní fotoperioda je u ovcí důležitý zeitgeber pro cirkanuální reprodukční cyklus (Lincoln et al. 2006). Neuroanatomický základ melatoninem zprostředkované fotoperiodické kontroly je dobře znám. V reprodukci ovcí a křečků má melatonin dvě důležité úlohy. V rámci hypotalamu zprostředkovává kontrolu sezónních změn v sekreci gonadotropinu a gonadální aktivity. V rámci pars tuberalis adenohypofýzy kontroluje sekreci prolaktinu a na něm závislé fyziologické děje (např. jarní shazování vlny u ovcí, které následuje každý cyklus růstu koncentrace prolaktinu v krvi) (Lincoln et al. 2006). Lincoln et al. (2006) předpokládá, že cirkanuální rytmus prolaktinu je závislý na cirkadiánním signálu prolaktinu a tato závislost odráží potřebu vstupní cirkadiánní informace. Cirkadiánní melatoninový signál je tak potřebný pro samotný projev cirkanuálního rytmu, ale neurčuje jeho periodu. Vzhledem k tomu, že Lincoln et al. (2006) dělal pokusy s ovcemi, u kterých bylo přerušené spojení mezi hypotalamem a hypofýzou a přesto cirkanuální rytmus přetrvával, navrhl dva způsoby pro vznik cirkanuálního rytmu u těchto ovcí:
26
1) Hypofyzární buňky jsou řízeny časovačem v mozku (nebo někde jinde), kde je kladná reakce na pineální melatonin a z tohoto místa je pak produkován rytmický signál pro epifýzu. 2) Časovač existuje v hypofýze a melatonin působí přímo v hypofyzární tkáni. Melatoninové receptory se ve vysokém množství nacházejí v pars tuberalis adenohypofýzy. Pars tuberalis je úzká, mnohovrstevnatá a vysoce prokrvená endokrinní tkáň, která tvoří nejrostrálnější část adenohypofýzy. V této tkáni dochází k produkci prolaktin-releasing faktoru, který reguluje vylučování prolaktinu laktotrofními buňkami. Ty jsou umístěny v pars distalis, tedy v sousedství buněk pars tuberalis. Proto se Dardente (2007) domnívá, že tkáň pars tuberalis má hlavní roli ve zprostředkování vlivu melatoninu na sezónní fyziologii prolaktinu. Výsledky Lincolnových pokusů podporují názor, že časovací mechanismus je umístěn v hypofýze. Dardentovy pokusy ukázaly, že dlouhodobá expozice na fixní periodu způsobuje změny ve funkci pars tuberalis a produkci prolaktin-releasing faktoru, které zabraňují endogennímu cyklu sekrece prolaktinu. Z toho plyne, že jsou to právě buňky pars tuberalis, které řídí cykly laktotrofních buněk. Lincoln dále předpokládá, že intrahypofyzární komunikace mezi buňkami pars tuberalis, které zpracovávají informace o fotoperiodě, a laktotrofními buňkami v pars distalis, je cesta šíření cirkanuálního rytmu prolaktinu. Ze všech uvedených faktů vyplývá, že oním cirkanuálním oscilátorem jsou buňky pars tuberalis. Ale jak uvádí Dardente (2007), je potřeba ještě dalších výzkumů na toto téma.
27
9. Cirkanuální rytmy u člověka Cirkanuální rytmy člověka jsou studovány především v rámci sezónních změn v endokrinním systému a v rámci reprodukce. Dále je studována sezónnost výskytu různých poruch a onemocnění, a to jak somatických, tak psychiatrických.
9.1. Cirkanuální rytmicita činnosti kůry nadledvin Reinberg (1974) studoval cirkanuální změny, které se týkají aktivity kůry nadledvin, a to pomocí hladin 17-ketosteroidů, 17-hydroxykortikosteroidů a katecholaminů v moči. V rámci množství 17-ketosteroidů a 17 hydroxysteroidů našel jasné sezónní výkyvy. Nejvyšší hladiny obou látek se vyskytovaly v zimních měsících a nejnižší v letních měsících. Tyto výsledky se shodují s výskytem ACTH v krvi, který ovlivňuje činnost nadledvin, a jehož největší množství bylo naměřeno ve dnech s krátkou fotoperiodou, tedy v zimě (Scernus a Mess 2003). Cirkanuální rytmus byl sledován i v množství močového adrenalinu a noradrenalinu, největší množství těchto katecholaminů bylo naměřeno v období od května do června (Reinberg 1974).
9.2. Sezónní změny v hypofýzo-thyroidálním systému Koubasov et al. (2006) zkoumal vliv délky fotoperiody na hypofýzo-tyroidální systém. Nejvýraznější sezónní změny byly nalezeny u hormonů tyroxinu (T4) a trijodthyroninu (T3). Největší sekrece T3 byla zaznamenána v zimě a na jaře (v rozmezí prosinec-březen), kdežto sekrece T4 vykazovala přesně opačný rytmus. Nejvyšší množství T4 bylo zaznamenáno v létě a na podzim (v rozmezí červen-září). Thyroidní hormony jsou nezbytné pro růst a vývoj těla, regulují diferenciaci tkání, ovlivňují rychlost metabolismu. Koubasov et al. (2006) se domnívá, že jsou zapleteny i do adaptačních mechanismů. Role hormonů hypofýzo-thyroidálního systému v adaptaci na měnící se podmínky prostředí je nejvýraznější v zimě, kdy tělo potřebuje zvýšit rychlost bazálního metabolismu. Zvýšení rychlosti bazálního metabolismu je zajišťováno převážně účinky T3. Homeostáza je v zimě je tedy udržována aktivací periferní části hypofýzo-thyroidálního systému pomocí intenzivnější konverze T4 na T3. Navíc byla prokázána korelace mezi hladinami thyroidních hormonů v krvi a délkou fotoperiody (Koubasov et al. 2006). 28
9.3. Sezónní změny v hladinách pohlavních hormonů Sezónními změnami v hladinách pohlavních hormonů se zabývalo již několik studií, některými výsledky se trochu liší. Koubasov et al. (2006), kromě thyroidních hormonů, studoval také hladiny pohlavních hormonů a jejich vztah s množstvím thyroidních hormonů. Ve svých výsledcích rozdělil pohlavní hormony do dvou skupin. První skupina zahrnuje gonadotropiny, prolaktin a progesteron, které svým množstvím pozitivně korelují se sezónními hladinami hormonu T3. Druhá skupina hormonů, testosteron a estradiol, měla obdobný průběh sezónních změn jako T4. Navíc koncentrace testosteronu odpovídaly změnám v délce fotoperiody (obr. 4). Podle Koubasova et al. (2006) jsou zima a jaro přípravnými periodami, ve kterých tělo vytváří rezervy. Ty jsou potřebné pro anabolickou aktivitu v létě, kdy je endokrinní udržování homeostázy ovlivněno silnými anabolickými účinky testosteronu a estradiolu, které tak nahradí dominantní účinky T3.
Obrázek 4 Výsledky výzkumu Koubasova et al. (2006): cirkanuální změny v hladinách hormonů se změnami délky fotoperiody. Použité zkratky: T4, thyroxin; T3, trijodthyronin; LH, luteinizační hormon; FSH, folitropin; Tstr, testosteron; Prg, progesteron; Estr, estradiol; DLD, délka fotoperiody. Zdroj: Koubasov et al. 2006, s. 454.
Jiný výzkum se zabýval studiem sezónních změn v hladinách folitropinu, testosteronu, atropinu a SHBG (sex hormone binding globulin) u mužů. Valero-Politi a Fuentes-Arderiu (1998) našli rytmus s periodou 365 dní ve změnách hladin follitropinu, 29
testosteronu a SHBG. Množství folitropinu dosahovalo v tomto výzkumu nejvyšších hodnot dubnu. Sami autoři však uvádějí, že ve většině prací na toto téma vychází akrofáze spíše na podzimní nebo zimní měsíce. Sérová koncentrace SHBG dosáhla svého maxima v lednu, to odpovídá nejnižším koncentracím testosteronu ve slinách. Naopak koncentrace testosteronu ve slinách dosáhla akrofáze v červnu a červenci, což odpovídá minimálním hodnotám koncentrace sérového SHBG (Valero-Politi a Fuentes-Arderiu 1998).
9.4. Sezónní změny v kondenzaci spermiového chromatinu Henkel et al. (2001) zkoumal u mužů v Německu a v Jihoafrické republice sezónní změny v kondenzaci spermiového chromatinu a změny v počtu spermií v souvislosti s hladinami testosteronu, LH, estradiolu, FSH a progesteronu. Hladiny LH, estradiolu a testosteronu dosáhly svého maxima na podzim, zatímco FSH a progesteron dosáhly nejvyšších hladin v létě. V německé části studie počet spermií a kondenzace spermiového chromatinu jasně podléhaly sezónním změnám. Největší počet spermií se vyskytoval v dubnu, zatímco nejmenší množství bylo pozorováno v listopadu. Prostřední hodnoty se vyskytovaly v letních a zimních měsících. U kondenzace chromatinu byla pozorována negativní korelace se sezónními změnami teploty. V červenci, tedy měsíci s nejvyššími teplotami, byla kondenzace chromatinu nejnižší, zatímco v lednu byla nejvyšší. V porovnání průměrných hodnot ze severní a jižní polokoule byl pozorován přibližně půlroční fázový posun. Zatímco nejnižší hodnoty koncentrace spermiového chromatinu se vyskytovaly v rozmezí července a srpna, nejnižší hodnoty v jižní Africe byly pozorovány během únoru a března. Na rozdíl od počtu spermií a kondenzaci chromatinu, nebyly pozorovány žádné změny ve vitalitě a motilitě spermií, a to ani na jedné polokouli. Henkel et al. (2001) uvádí dva důvody sezónnosti v počtu spermií: 1) Počet spermií je přímo ovlivňován hormony, které řídí spermatogenezi. Akrofáze hladin testosteron, LH a estradiol připadá na podzim. Vzhledem k tomu, že doba celé spermatogeneze včetně epididymální maturace trvá zhruba 3 měsíce, pak sezónní hormonální regulace spermatogeneze může mít vliv na jarní akrofázi počtu spermií.
30
2) Počet spermií je ovlivněn fotoperiodickou kontrolou spermatogeneze. Melatonin, který kontroluje sezónní reprodukční cykly u mnoha savců, může mít vliv i na reprodukci člověka. Kondenzace spermiového chromatinu je jedním z parametrů funkčnosti spermií. Henkel et al. (2001) se domnívá, že sezónnost kondenzace může být ovlivněna, díky vzájemným korelacím, jak teplotou, tak délkou fotoperiody.
9.5. Sezónnost ženského reprodukčního systému Reinberg (1974) studoval ve své práci, mimo jiné, dobu nástupu menarche. U německých dívek zjistil nejvyšší výskyt počátku menstruace v zimních měsících, v době od prosince do ledna. U kubánských dívek byl nalezen vrchol v prosinci pro míšenky a v lednu pro černošské dívky. U slepých dívek byl sledován dřívější nástup menarche, než u vidících dívek. Tento jev byl ještě výraznější u dívek, u kterých absentuje i percepce světla. Proto se Reinberg (1974) domnívá, že nástup menstruačního cyklu by mohl být ovlivněn vnímáním světla. Becker et al. (1986) studoval sezónní charakter plodnosti a rizika potratů u populace v regionu Matlab v Bangladéši. Nejvyšší pravděpodobnost početí se vyskytovala v jarních měsících a největší výskyt opětovného nástupu menstruace po porodu v listopadu, bez souvislosti s měsícem porodu. Největší počet potratů byl zaznamenán v březnu a v říjnu, nejnižší pak v listopadu a v prosinci. Riziko narození mrtvého dítěte bylo nejvyšší také v chladných měsících.
9.6. Sezónnost v lidské nemocnosti a úmrtnosti Nejen fyziologické, ale i patologické procesy podléhají cirkanuální rytmicitě. U člověka je asi nejvýraznějším cirkanuálním patologickým jevem sezónní afektivní porucha. Sezónnost však vykazují také incidence některých onemocnění, především se jedná o onemocnění respiratorního a kardiovaskulárního systému.
9.6.1. Sezónní afektivní porucha Na podzim a v zimě se postupně zkracuje délka světlé části dne. Pro mnoho zvířat je to signál, aby skladovala jídlo nebo se chystala na stav hibernace. Většina lidí zkracující se fotoperiodu nevnímá, ale jsou jedinci, pro které tento čas znamená nástup sezónní afektivní poruchy (SAD). Mezi symptomy SAD patří změny nálady, depresivní stavy, únava,
31
hypersomnolence, pokles libida, vzrůst spotřeby karbohydráz a nárůst hmotnosti. Tyto symptomy se objevují na podzim, trvají celou zimu, s nástupem jara odeznívají a v létě úplně absentují. Někteří jedinci pak během jara a léta mohou zažívat opačný, až manický stav. Někteří lidé prožívají podobné změny jako lidé trpící SAD, ale nedosahují klinických úrovní symptomů. Tyto stavy se označují jako subsyndromální forma SAD (Hedge a Woodson 1996). Miller (2005) ve své práci uvádí výsledky studie rozšíření SAD v rámci Spojených států. Tyto výsledky přinesly zjištění, že SAD trpí více lidé žijící v severnějších zeměpisných šířkách, to znamená v místech, kde jsou roční rozdíly v délce fotoperiody markantnější. Výzkumy mezi studenty, kteří se kvůli škole přesouvali z jihu na sever Spojených států, ukázaly, že tito jedinci mají větší náchylnost k symptomům SAD. Snížená sluneční aktivita v zimě tedy zvyšuje riziko SAD. Na druhou stranu výzkum populací rodilých Islanďanů odhalil možnou genetickou adaptaci na zimní světelné podmínky, to znamená, že tito lidé jsou geneticky chráněni před symptomy SAD. Jiné genetické studie odhalily, že SAD má větší tendenci vyskytovat se u lidí, jejichž příbuzní trpí SAD. Tento fakt rovněž naznačuje, že náchylnost k SAD je dědičná (Miller 2005).
9.6.1.1. Sezónní afektivní porucha a melatonin Jedinci s SAD mají narušený cyklus melatoninu. Noční syntéza melatoninu v zimních měsících trvá u těchto lidí déle a denní hladiny melatoninu jsou vyšší než u zdravých jedinců. Navíc noční nástup zvýšené sekrece melatoninu bývá fázově posunut (Miller 2005).
9.6.1.2. Sezónní afektivní porucha a hibernace Strunecká a Jánský (2006) diskutují možnost analogie SAD se stavem hibernace. Tuto analogii dokládají několika společnými znaky SAD a hibernace: 1) S rozvojem SAD u lidí je spojována zvýšená produkce melatoninu v zimním období. Tento jev může mít vliv na pokles libida. Obecně však zvýšená produkce melatoninu u lidí nezpůsobuje pokles gonadální aktivity. Z toho vyplývá, že člověk v rámci evoluce ztratil schopnost reagovat na zvýšený melatonin snížením
32
sexuální aktivity. Obdobný jev nastává u hibernujících zvířat, kdy v předjaří nastává spontánní obnovení činnosti gonád bez ohledu na přetrvávající zvýšenou sekreci melatoninu. 2) Před obdobím hibernace některé druhy hibernujících zvířat zvyšují příjem potravy a ukládají větší množství tuku. Naopak během hibernace je jejich schopnost přijímat potravu potlačena. Tyto děje jsou řízeny z hypotalamu a mohou připomínat některé symptomy SAD. 3) Hibernující zvířata jsou schopna ovlivňovat vegetativní funkce. Při vstupu do hibernace aktivně potlačují aktivitu sympatického nervového systému a při probouzení z hibernace je sympatikus aktivován na maximum. Uvolněný noradrenalin je totiž potřebný ke zvýšení produkce tepla, které je nutné k dosažení normální tělesné teploty. K této termogenezi dochází v hnědé tukové tkáni, jejíž buňky obsahují vysoké množství mitochondrií, které s pomocí speciálního proteinu nadprodukci tepla umožňují. Hnědá tuková tkáň se vyskytuje u člověka především v novorozeneckém období a postupně zaniká. Existence hnědé tukové tkáně u dospělého člověka byla dlouhou dobu předmětem mnoha diskuzí, poslední výzkumy však ukazují, že se v lidském těle funkční hnědá tuková tkáň může vyskytovat. Strunecká a Jánský (2006) se domnívají, že sledování výskytu a funkčnosti buněk hnědé tukové tkáně u člověka může pomoci při studiu patofyziologické podstaty SAD.
9.6.2. Sezónnost sebevraždy Sezónnost výskytu sebevražd v souvislosti s jejich důvodem studoval v Itálii Rocchi et al. (2006). U žen i u mužů nalezl v načasování sebevražd cirkanuální výskyt. Sebevraždy spáchané z důvodu psychiatrického nebo somatického onemocnění vykazovaly největší výskyt v jarních a letních měsících: v červenci z důvodu psychiatrického onemocnění, v květnu a červnu z důvodu somatického onemocnění. Také sebevraždy klasifikované jako „z neznámého důvodu“ se nejčastěji vyskytovaly v létě. Pouze sebevraždy z ekonomických a citových důvodů vykazovaly vrchol v prosinci, zvláště v období kolem vánočních svátků.
33
9.6.3. Sezónnost úmrtí na respiratorní onemocnění Sezónnost úmrtí na zápal plic a chřipku byla studována ve 48 státech USA. Statisticky významný cirkanuální rytmus byl nalezen ve 47 státech s nejvyšším výskytem v rozmezí od konce prosince do konce únoru pro všechny státy. Jestliže tento vrchol platí jak pro populace žijící v podmínkách mírného klimatu, tak pro populace vystavené velmi chladným zimám a horkým létům, pak je to spíše kvůli větší citlivosti lidského organismu v určité době, než výhradně v rámci environmentálních změn (Reinberg 1974).
9.6.4. Sezónnost výskytu kardiovaskulárních onemocnění Sezónnost kardiovaskulárních onemocnění byla zkoumána ve výskytu akutního infarktu myokardu, disekce aorty, srdečního selhání, ischemické choroby srdeční, smrti v důsledku ischemické choroby srdeční, ve výskytu náhlé smrti aj (Mehta et al. 2002).
9.6.4.1. Sezónnost výskytu ischemické choroby srdeční Rudnicka et al. (2007) studoval hladiny látek, které jsou spojovány se zvýšeným rizikem ischemické choroby srdeční (ICHS). Jednalo se o fibrinogen, dimer fibrinu, C-reaktivní protein, tkáňový aktivátor plasminogenu a von Willebrandův faktor. Sezónní charakter byl nalezen u fibrinogenu, tkáňového aktivátoru plasminogenu a u von Willebrandova faktoru, a to s nejvyššími hladinami v zimních měsících a nejnižšími hladinami v letních měsících. Kloner et al. (1999) studoval výskyt úmrtí následkem ICHS. Nejvíce úmrtí se vyskytovalo vždy během prosince a ledna, nejméně pak v čase od června do září. Vysoká úmrtnost následkem ICHS je ve vzájemném vztahu s nižšími teplotami. Ty jsou spojeny s vyššími nároky na činnost srdce, s vyšším odporem koronárních cév a s vyšší hladinou fibrinogenu v krvi. Na druhou stranu tento výzkum byl prováděn v oblasti mírného klimatu Jižní Kalifornie, takže vliv teploty nebyl jediný a rozhodující (Kloner et al. 1999).
9.6.4.2. Výskyt náhlé smrti Arntz et al. (2000) a Gerber et al. (2006) nalezli výrazné sezónní odchylky ve výskytu náhlé smrti s maximem výskytu v prosinci a minimem v červenci. Na spojení výskytu náhlé smrti s chladnými měsíci může mít vliv několik mechanismů. Nízká teplota má nebezpečný vliv na zvýšení krevního tlaku, na zvýšení srdeční práce a potřebu kyslíku a může tak redukovat mechanickou výkonnost srdce. Vystavení nižším teplotám je dále
34
spojováno se zvýšením hematokritu, viskozity krve, se zvýšeným počtem krevních destiček a červených krvinek a nižší teplota má také vliv na srážecí aktivitu fibrinogenu a C-reaktivního proteinu (Arntz et al. 2000; Bossaert 2000).
9.6.4.3. Výskyt akutního infarktu myokardu Hospitalizace z důvodu akutního infarktu myokardu vykazovaly sezónnost s maximálním výskytem v zimních měsících. Na druhou stranu významný počet akutních infarktů byl zaznamenán i v chladnějších dnech v létě, což naznačuje spíše vliv teploty jako takové, než vliv ročního období (Marchant et al. 1993; Ornato et al. 1996).
35
10. Praktická část Praktická část obsahuje zhodnocení možného vlivu ročních období na krevní tlak, výskyt arytmií a angina pectoris u pacientů s ischemickou chorobou srdeční s použitím údajů z ordinace ambulantního kardiologa.
10.1. Sledované znaky Ischemická choroba srdeční je onemocnění zaviněné zúžením až uzávěrem koronární tepny. Zúžení průsvitu cév je způsobeno aterosklerózou. Takto patologicky změněná tepna nemůže za určitých okolností dodat srdečnímu svalu množství krve, které je potřebné pro pokrytí jeho metabolických požadavků (Kvasnička et al. 1985).
10.1.1. Krevní tlak Proudění krve, pumpované srdcem, vyvolává tlak proti cévním stěnám. Hodnota tohoto tlaku je řízena mnoha mechanismy tak, aby odpovídala momentálnímu zatížení organismu. Pokud tato hodnota v klidových podmínkách opakovaně přesáhne normální hodnoty, mluvíme o hypertenzi, neboli o vysokém krevním tlaku. Vysoký krevní tlak je jedním z rizikových faktorů rozvoje a vzniku aterosklerózy (Kvasnička et al. 1985).
10.1.2. Angina pectoris Angina pectoris je komplexní symptom ischemické choroby srdeční, který se projevuje opakovanými záchvatovými atakami bolesti za hrudní kostí. Je způsobená přechodnou ischémií neboli nedokrveností určitých oblastí srdečního svalu (Kvasnička et al. 1985).
10.1.3. Arytmie Arytmie je nepravidelnost srdečního rytmu způsobená buď poruchou tvorby, nebo poruchou vedení elektrických vzruchů v srdci. Typů je celá řada, často jsou zcela nezávažné. Někdy mohou být výrazem závažných genetických poruch v rámci vodivého systém v srdci, ale velmi často bývají projevem ischémie na podkladě aterosklerózy (Kvasnička et al. 1985).
36
10.2. Výběr pacientů a sběr dat Pro hodnocení bylo vybráno 50 mužů a 50 žen, celkem tedy 100 lidí, ve věkovém rozmezí 60-69 let. Tato věková kategorie byla vybrána, protože reprezentuje nejpočetnější věkovou skupinu v rámci všech pacientů kardiologické ambulance. U pacientů byly sledovány informace z vyšetření v letech 2005, 2006 a 2007. Tyto tři roky byly rozděleny do čtyř období, které odpovídají kalendářnímu rozdělení na jaro, léto, podzim a zimu. Do těchto období byly zaznamenávány hodnoty tlaku, výskyt arytmií a výskyt angina pectoris.
10.3. Metody zpracování dat Jednotlivé proměnné byly v rámci časové řady testovány nepárově F-testem pomocí statistického programu GiveWin (Doornik a Hendry 2002) na přítomnost sezónní složky v časové řadě. F-test je parametrický test o rozptylu, ve kterém se testuje, zda jsou rozptyly výběrových souborů totožné (obr. 5). Tento test vyžaduje normální rozložení dat. Pro testování hodnot krevního tlaku byl použit aritmetický průměr systolického krevního tlaku [mm Hg], pro testování výskytu arytmií a angina pectoris byl použit součet výskytů v rámci čtvrtletních období u každého jedince. Jednotlivé proměnné byly testovány nejdříve u všech vybraných pacientů a dále samostatně pro muže a ženy zvlášť.
počet roků
konkrétní hodnota členu časové řady
průměrná hodnota členů časové řady
m * ∑(yij – y) 2 F = ---------------------(r – 1) * δ2 počet dílčích období v rámci roku
rozptyl
Obrázek 5 Jednotlivé členy F-testu.
37
10.4. Výsledky 10.4.1. Testování celého souboru pacientů
Vstupní hodnoty období I-05 II-05 III-05 IV-05 I-06 II-06 III-06 IV-06 I-07 II-07 III-07 IV-07
STK 130 126 128 128 127 121 130 134 126 126 133 134
arytmie 0 1 5 2 3 3 1 2 0 0 2 5
angina pectoris 7 4 16 6 4 2 7 7 8 3 11 4
Tabulka 1 Vstupní hodnoty pro celý soubor pacientů.
10.4.1.1. Systolický krevní tlak
Graf 1 Změny hodnot systolického krevního tlaku u celého souboru pacientů. Popis: osa x – čas [1/4 roku], osa y – systolický krevní tlak [mm Hg].
38
Hypotézy, které byly testovány: H0: sezónnost není v časové řadě přítomna H1: sezónnost je v časové řadě přítomna F-test hypotézy H0 o existenci sezónní složky m * ∑(yij – y) 2 F = ---------------------- = 4,787 (r – 1) * δ2
F0,95(3,4)= 9,117 Protože hodnota F-testu je menší než 95% kvantil rozdělení F s třemi a čtyřmi stupni volnosti, nemůžeme zamítnout H0 o nepřítomnosti sezónnosti v testované časové řadě. To znamená, že systolický tlak u pacientů se nemění v závislosti na ročních obdobích.
10.4.1.2. Výskyt srdeční arytmie
Graf 2 Výskyt arytmií u celého souboru pacientů. Popis: osa x - čas [1/4 roku], osa y – počet výskytů arytmií.
39
Hypotézy, které byly testovány: H0: sezónnost není v časové řadě přítomna H1: sezónnost je v časové řadě přítomna F-test hypotézy H0 o existenci sezónní složky m * ∑(yij – y) 2 F = ---------------------- = 0,237 (r – 1) * δ2 F0,95(3,4)= 9,117 Protože hodnota F-testu je menší než 95% kvantil rozdělení F s třemi a čtyřmi stupni volnosti, nemůžeme zamítnout H0 o nepřítomnosti sezónnosti v testované časové řadě. To znamená, že výskyt arytmií u pacientů se nemění v závislosti na ročních období.
10.4.1.3. Výskyt angina pectoris
Graf 3 Výskyt angina pectoris u celé skupiny. Popis: osa x – čas [1/4 roku], osa y – počet výskytů angina pectoris.
40
Hypotézy, které byly testovány: H0: sezónnost není v časové řadě přítomna H1: sezónnost je v časové řadě přítomna F-test hypotézy H0 o existenci sezónní složky m * ∑(yij – y) 2 F = ---------------------- = 4,371 (r – 1) * δ2 F0,95(3,4)= 9,117 Protože hodnota F-testu je menší než 95% kvantil rozdělení F s třemi a čtyřmi stupni volnosti, nemůžeme zamítnout H0 o nepřítomnosti sezónnosti v testované časové řadě. To znamená, výskyt angina pectoris u pacientů se nemění v závislosti na ročních obdobích.
10.4.2. Testování skupiny mužů
období I-05 II-05 III-05 IV-05 I-06 II-06 III-06 IV-06 I-07 II-07 III-07 IV-07
vstupní hodnoty STK arytmie 126 0 122 1 127 0 126 2 128 0 118 1 126 0 132 0 124 0 121 0 133 0 127 3
ap 5 3 10 6 2 1 5 6 4 3 10 3
Tabulka 2 Vstupní hodnoty skupiny mužů.
41
10.4.2.1. Systolický krevní tlak u mužů
Graf 4 Změny hodnot systolického krevního tlaku u mužů. Popis: osa x – čas [1/4 roku], osa y – systolický krevní tlak [mm Hg].
Hypotézy, které byly testovány: H0: sezónnost není v časové řadě přítomna H1: sezónnost je v časové řadě přítomna F-test hypotézy H0 o existenci sezónní složky m * ∑(yij – y) 2 F = ---------------------- = 3,894 (r – 1) * δ2 F0,95(3,4)= 9,117 Protože hodnota F-testu je menší než 95% kvantil rozdělení F s třemi a čtyřmi stupni volnosti, nemůžeme zamítnout H0 o nepřítomnosti sezónnosti v testované časové řadě. To znamená, že systolický tlak u mužů se nemění v závislosti na ročních období.
42
10.4.2.2. Výskyt arytmie u mužů
Graf 5 Výskyt arytmií u mužů. Popis: osa x – čas [1/4 roku], osa y –počet výskytů arytmií.
Hypotézy, které byly testovány: H0: sezónnost není v časové řadě přítomna H1: sezónnost je v časové řadě přítomna F-test hypotézy H0 o existenci sezónní složky m * ∑(yij – y) 2 F = ---------------------- = 1,069 (r – 1) * δ2 F0,95(3,4)= 9,117 Protože hodnota F-testu je menší než 95% kvantil rozdělení F s třemi a čtyřmi stupni volnosti, nemůžeme zamítnout H0 o nepřítomnosti sezónnosti v testované časové řadě. To znamená, že výskyt arytmií u mužů se nemění v závislosti na ročních období.
43
10.4.2.3. Výskyt angina pectoris u mužů
Graf 6 Výskyt angina pectoris u mužů. Popis: osa x – čas [1/4 roku], osa y – počet výskytů angina pectoris.
Hypotézy, které byly testovány: H0: sezónnost není v časové řadě přítomna H1: sezónnost je v časové řadě přítomna F-test hypotézy H0 o existenci sezónní složky m * ∑(yij – y) 2 F = ---------------------- = 11,479 (r – 1) * δ2 F0,95(3,4)= 9,117 Protože hodnota F-testu je menší než 95% kvantil F s třemi a čtyřmi stupni volnosti, na 5% hladině významnosti můžeme zamítnout hypotézu H0 o nepřítomnosti sezónnosti. To znamená, že daná časová řada je sezónní a tedy výskyt angina pectoris se u mužů mění v závislosti na ročních obdobích. Nejvyšší výskyt angina pectoris u mužů připadá na podzimní měsíce.
44
10.4.3. Testování skupiny žen vstupní hodnoty období I-05 II-05 III-05 IV-05 I-06 II-06 III-06 IV-06 I-07 II-07 III-07 IV-07
STK 135 136 129 132 127 125 134 135 129 132 133 144
arytmie 0 0 5 0 3 2 1 2 0 0 2 2
angina pectoris 2 1 6 0 2 1 2 1 4 0 1 1
Tabulka 3 Vstupní hodnoty skupiny žen.
10.4.3.1. Systolický krevní tlak u žen
Graf 7 Změny hodnot systolického krevního tlaku u žen. Popis: osa x – [1/4 roku], osa y – systolický krevní tlak [mm Hg].
45
Hypotézy, které byly testovány: H0: sezónnost není v časové řadě přítomna H1: sezónnost je v časové řadě přítomna F-test hypotézy H0 o existenci sezónní složky m * ∑(yij – y) 2 F = ---------------------- = 2,152 (r – 1) * δ2 F0,95(3,4)= 9,117 Protože hodnota F-testu je menší než 95% kvantil rozdělení F s třemi a čtyřmi stupni volnosti, nemůžeme zamítnout H0 o nepřítomnosti sezónnosti v testované časové řadě. To znamená, že systolický tlak u žen se nemění v závislosti na ročních obdobích.
10.4.3.2. Výskyt arytmie u žen
Graf 8 Výskyt arytmií u žen. Popis: osa x – čas [1/4 roku], osa y – počet výskytů arytmií.
Hypotézy, které byly testovány: H0: sezónnost není v časové řadě přítomna H1: sezónnost je v časové řadě přítomna
46
F-test hypotézy H0 o existenci sezónní složky m * ∑(yij – y) 2 F = ---------------------- = 0,401 (r – 1) * δ2 F0,95(3,4)= 9,117 Protože hodnota F-testu je menší než 95% kvantil rozdělení F s třemi a čtyřmi stupni volnosti, nemůžeme zamítnout H0 o nepřítomnosti sezónnosti v testované časové řadě. To znamená, že výskyt arytmií u žen se nemění v závislosti na ročních obdobích.
10.4.3.3. Výskyt angina pectoris u žen
Graf 9 Výskyt angina pectoris u žen. Popis: osa x – čas [1/4 roku], osa y - počet výskytů angina pectoris.
Hypotézy, které byly testovány: H0: sezónnost není v časové řadě přítomna H1: sezónnost je v časové řadě přítomna
47
F-test hypotézy H0 o existenci sezónní složky m * ∑(yij – y) 2 F = ---------------------- = 2,377 (r – 1) * δ2 F0,95(3,4)= 9,117 Protože hodnota F-testu je menší než 95% kvantil rozdělení F s třemi a čtyřmi stupni volnosti, nemůžeme zamítnout H0 o nepřítomnosti sezónnosti v testované časové řadě. To znamená, že výskyt angina pectoris u žen se nemění v závislosti na ročních obdobích.
48
11. Diskuze Hodnoty krevního tlaku a výskyt arytmií v testovaných souborech nevykazují sezónnost. Výskyt angina pectoris u celé skupiny pacientů a u žen se také nemění v závislosti na ročních obdobích. Pouze výskyt angina pectoris u mužů je podle našeho testování sezónnní, a to s nejvyšším výskytem v podzimních měsících. Dosavadní poznatky z oblasti cirkanuálních biorytmů ukazují, že incidence řady onemocnění, včetně onemocnění kardiovaskulárního systému, podléhá sezónním vlivům. Předpokládala jsem tedy, že i moje hodnocení změn hodnot krevního tlaku, výskytu arytmií a výskytu angina pectoris u pacientů s ischemickou chorobou srdeční prokáže sezónnost. Po konfrontaci výlsedků s literaturou a diskuzi s ošteřujícím lékařem těchto pacientů jsem dospěla k možným vysvětlením příčin, proč se v našem souboru, v porovnání s výzkumy uvedenými v teoretické části, neprojevila sezónnost kardiovaskulárních onemocnění více. Výskyt sezónnosti pouze u mužů v rámci angina pectoris může být následkem toho, že angina pectoris se projevuje především při fyzické námaze a ženy většinou těžkou fyzickou práci nevykonávají, proto se u nich angina pectoris nemusí vůbec projevit. Záznamy ambulantního lékaře jsou závislé na výpovědi pacientů, tedy na subjektivním hodnocení pacientů svého zdravotního stavu. Bolest, její intenzita a závažnost, se nedá objektivně změřit a ani porovnat mezi dvěma jedinci. Všechny záznamy o zdravotních obtížích jsou tedy závislé nejprve na subjektivním posouzení pacienta a teprve pak na zhodnocení lékaře. Další důležitou okolností je, že někteří pacienti, jejichž údaje zde byly použity, jsou v kardilogické péči již několik let. Záznam obtíží je velice intenzivní na začátku onemocnění, když si ale pacient na svou nemoc zvykne, tak se obtíže stanou normální součástí jeho života a často už je ani nevnímá. Dlouhodobé onemocnění naučí pacienty velkému množství obtíží předcházet. Vyhýbají se vystavení extrémním teplotám, případně raději preventivně užívají nitroglycerin. Z prostudované literatury vyplývá, že cirkanuální rytmy jsou běžnou součástí života spousty živočichů. Tyto rytmy mají za úkol upravit fyziologiii a chování organismu tak, aby byl dostatečně připraven na nadcházející období. Před zimou jsou to procesy zvýšeného ukládání zasob, případně příprava na hibernaci. V jarních měsících se jedná o 49
aktivaci reprodukčního systému, aby narozená mláďata byla přivedena na svět v čase nejpříhodnějších podmínek pro přežití. Človek si uchoval cirkanuální biorytmy na hormonální úrovni, avšak v porovnání s ostatními savci, do jeho chování a způsobu života již viditelně nezasahují. Díky vymoženostem lidské civilizace se člověk nemusí připravovat na nadcházející roční období. V zimě nám nehrozí uhynutí hlady a načasování potomstva se u lidí řídí spíše podle socioekonomických podmínek. Pohodlí naší civilizace nám tak poskytuje prostor, ve kterém bez povšimnutí ztrácíme schopnost používat „přírodní vymoženosti” jako jsou například právě naše sezónní hodiny. Vzhledem k tomu, že cirkanuální rytmy mají mimo jiné ohromný adaptační význam, tak člověk ztrácí schopnost adaptace přirozenou cestou. To je pro lidský druh, zvláště v době neodvratných změn klimatu, velmi nevýhodné, protože se bude muset více spoléhat na své produkty, než na svůj přirozený/přírodní původ. Cirkanuální hodiny, které v sobě nosíme, pro nás hlavní úlohu, což je umožnit svému majiteli přežít a úspěšně se rozmnožit, ztrácejí. Možná právě proto u člověka incidence řady patologických jevů a onemocnění podléhá cirkanuální rytmicitě, jako způsob projevu vnitřní sezónní oscilace. Studium cirkanuálních rytmů člověku jistě otvírá možnost pochopit řadu patologických jevů, ale zároveň to může být cesta pro hlubší pochopení našich dnes velmi opomíjených přírodních kořenů.
50
12. Závěr Ve své práci jsem se pokusila nalézt vliv ročních období na kardiovaskulární systém pacientů s ICHS, a to v rámci možného vlivu na hodnoty krevního tlaku a na výskyt arytmií a angina pectoris. Sezónnost se projevila pouze u mužů ve výskytu angina pectoris, a to s nejvyšším výskytem v podzimních měsících. Cirkanuální neboli sezónní rytmy mají bez pochyby v celé říši zvířat velký adaptační význam, který člověk se svým způsobem života nevyužívá. Cirkanuální mechanismy, se tak u člověka v rámci normálního života příliš neprojevují. Na druhou stranu řada patologických jevů podléhá sezónním vlivům. Studium cirkanuálních mechanismů může člověku poskytnout pochopení těchto patologií a může tak poskytnout i příležitost jim předcházet.
51
13. O autorce Jmenuji se Jana Píšová a narodila jsem se 21. března 1986 v Chlumci nad Cidlinou. V Hradci Králové jsem navštěvovala gymnázium Boženy Němcové, kde jsem své studium zakončila v roce 2005 maturitou. Nyní jsem studentkou bakalářského programu antropologie na přírodovědecké fakultě Masarykovy univerzity.
52
14. Slovník důležitých jmen a pojmů ACTH, adrenokortikotropní hormon. Hormon, který stimuluje činnost kůry nadledvin. akrofáze, nejvyšší hodnota amplitudy biorytmu. akromegalie, gigantismus, hormonální porucha způsobená nadměrnou tvorbou růstového hormonu v dospělosti. angina pectoris, označení obtíží vznikajících při nedostatečném prokrvování srdečního svalu, které se projevují bolestí na hrudi při fyzické zátěži. ateroskleróza, onemocnění, které postupně způsobuje zúžení až uzávěr průsvitu cév. Důsledkem je postižení řady orgánů, nejčastěji bývá postiženo srdce, mozek a dolní končetiny. C-reaktivní protein, látka, která patří mezi bílkoviny akutní fáze. Jeho produkce se zvyšuje při akutních zánětech, infekcích a tkáňovém poškození. disekce aorty, „rozpolcení“ aorty, onemocnění s vysokou úmrtností charakterizované trhlinou ve vnitřní vrstvě stěny aorty, kterou proudí krev do stěny a odlupuje její střední vrstvu od zevní vrstvy. Zvětšující se krevní sloupec tvoří uvnitř stěny aorty falešný kanál, který se obvykle šíří dolů a méně často nahoru od původní trhliny, a může kdekoli ve svém průběhu opět vstupovat do pravého průsvitu aorty. epididymální maturace, proces v nadvarleti, při němž spermie získávají potřebné vlastnosti nezbytné pro oplození vajíčka. folitropin, folikuly stimulující hormon, FSH. U žen podporuje růst folikulů (vaječníkových váčků) ve vaječnících a tvorbu estrogenu. U mužů vyvolává rozmnožování pohlavních buněk (spermatogenezi). GnRH, hormon, který řídí vylučování LH a FSH z adenohypofýzy. hyperprolaktinémie, onemocnění žen, které vzniká v důsledku nadprodukce prolaktinu v období mimo kojení. Příznaky hyperprolaktinémie jsou absence menstruace a samovolný odtok mléka z prsů. hypersomnolence, „chorobná dřímota“, porucha spánku která se projevuje sníženou bdělostí a ospalostí. hypotalamická amenorea, vynechávání menstruace v důsledku poruchy vylučování GnRH v hypotalamu. ischemická choroba srdeční, onemocnění, při kterém se k srdečnímu svalu respektive určité jeho části nedostává prostřednictvím věnčitých tepen dostatečné množství okysličené krve. 53
karbohydrázy, enzymy, které štěpí sacharidy. Klinefelterův syndrom, genetická porucha způsobená chromozomální aneuploidií. Postižený mužský jedinec má místo jednoho chromozómu X tyto chromozómy dva, a jeden Y. laktotrofní buňky, buňky předního laloku hypofýzy, ve kterých dochází k produkci prolaktinu. LD cyklus, light-dark cyklus, cyklus střídání světlé a tmavé části dne. LH, luteinizační hormon. Pohlavní hormon, který u žen vyvolává luteinizaci ovariálních foliklů a stimuluje u nich sekreci estrogenů a progesteronu. U mužů stimuluje buňky varlete a vyvolává sekreci testosteronu. libido, pohlavní pud. manický stav, psychický stav opačný k depresi. Hlavními příznaky jsou rozjařenost, nadměrně dobrá nálada, nespavost, neunavitelnost, zrychlená duševní činnost, vysoké sebevědomí a jednání bez zábran. močový adrenalin a noradrenalin, adrenalin a noradrenalin, který je obsažen v moči. reciproční hodnota, převrácená hodnota, tedy číselná hodnota umocněná na minus 1. T3, trijodthyronin, hormon štítné žlázy. V těle ovlivňuje oxidaci, termoregulaci a urychluje odbourávání tuků a cukrů v organismu. T4, tyroxin, hormon štítné žlázy. V těle váže jód a ovlivňuje látkovou výměnu v tělních buňkách. von Willebrandův faktor, látka potřebná k adhezi krevních destiček při srážecím procesu.
54
15. Rejstřík Naformátováno: Počet sloupců: 2
A
F
ACTH, 25, 50 adaptace, 5 adenohypofýza, 24 akrofáze, 6, 13, 27, 50 akromegálie, 14 akutní infarkt myokardu, 14, 32, 33 amplituda, 6 anaerobního metabolismus, 22 angina pectoris, 4, 34, 35, 38, 42, 45, 47, 50 arytmie, 4, 34, 35, 41 ateroskleróza, 34, 50 ATP, 22 atropin, 27
fáze, 6 fibrinogen, 32 folitropin, 27, 50 fotoperioda, 4, 8, 13, 18, 19, 20, 22, 23, 25 frekvence, 6 FSH, 27, 28 F-test, 35 G geokosmo-fyzikální vlivy, 7 glycerol, 22 gonadální cyklus, 18 gonadotropin, 23, 26
B
H
bezobratlí, 10, 16 biorytmy, 4, 6, 8 bipolární afektivní porucha, 14
hematokrit, 32 hibernace, 4, 8, 20, 21, 22, 30 hibernační proteinový komplex, 21 hnědá tuková tkáň, 22, 31 homeostáza, 8, 26 hyperprolaktinémie, 14 hypertenze, 14, 34 hypofýzo-thyroidální systém, 26 hypotalamická amenorea, 13 hypotalamo-hypofýzo-gonádová osa, 13 hypotalamus, 11, 13, 30
C Campanularia flexuosa, 16 cirkadiánní rytmus, 4, 5, 10, 12 cirkalunární rytmus, 5, 7 cirkanuální rytmus, 4, 5, 8, 16 cirkaseptánní rytmus, 7 C-reaktivní protein, 32, 50 D
Ch
deprese, 14 dimer fibrinu, 32 disekce aorty, 32, 50
chronická nespavost, 14 chronobiologie, 5 chřipka, 31
E
I
environmentální podnět, 18, 20 epifýza, 4, 9, 10, 11 epilepsie, 14 estradiol, 13, 26, 27
ICHS, 32 imunitní odpověď, 13 imunitní systém, 13 infradiánní, 7
55
intenzita světla, 15 ischemická choroba srdeční, 4, 14, 32, 34, 47, 51 ischémie, 34
noradrenalin, 31 norepinefrin, 11 nucleus suprachiasmaticus, 11, 13 O
J
Orconectes pellucidus inermis, 16 oscilující děj, 6 ovce, 24
ježek evropský, 21 K
P
kachna divoká, 18 kardiovaskulární onemocnění, 32 kardiovaskulární systém, 47 katecholaminy, 25 Klinefelterův syndrom, 14, 51 kolonie, 16 křeček džungarský, 22 křeček zlatý, 20
pacemaker, 11 panická porucha, 14 pars distalis, 24 pars tuberalis, 23, 24 páření, 20 pelichání, 18 pěnice černohlavá, 18, 19 perioda, 6 plazmatické proteiny, 10 poikilotermická zvířat, 21 pregangliové sympatické neurony, 11 prenatální vývoje, 12 progesteron, 26 prolaktin, 13, 23, 24, 26 prolaktin-releasing faktor, 24 ptáci, 18
L laktotrofní buňky, 24, 51 LD cyklus, 8, 13, 15, 51 LH, 13, 27, 51 lymfocyty, 13 M melatonin, 4, 9, 12, 19, 23, 24, 28, 30 melatoninové receptory, 24 menarche, 28 menopauza, 13 menstruační cyklus, 29 migrace, 8, 18, 19 migrační cyklus, 19 migréna, 14 mitochondrie, 22 močovina, 22
R reprodukce, 4, 8, 18, 20, 25 respiratorní onemocnění, 31 růstový hormon, 13 rytmicita, 6, 18 S SAD, 29, 30, 31 savci, 20 sebevražda, 31 sezónní, 4 sezónní afektivní porucha, 29, 30 SHBG, 27 schizofrenie, 14 spermiový chromatin, 27, 28 srdeční arytmie, 37
N N-acetylserotonin, 11 N-acetyltransferáza, 11 nadledviny, 22, 25 náhlá smrt, 32 neurotransmiter, 11 nitroglycerin, 47
56
srdeční selhání, 32 subsyndromální forma SAD, 29 světlo, 4, 7, 9, 12, 15 systolický krevní tlak, 43 systolický krevní tlak, 36, 40
tyroxinu, 26 U ultradiánní, 7 V
Š
vlnová délka, 15 vnitřní hodiny, 18 von Willebrandův faktor, 32, 51 výměna parohů, 23 výměna peří, 18
špaček obecný, 18 T T3, 26 T4, 26 termoregulace, 22 testosteron, 14, 26 thyroidní hormony, 26 timer, 7 tkáňový aktivátor plasminogenu, 32 tractus retinohypothalamicus, 11 trijodthyronin, 26 tryptofan, 11
Z zápal plic, 31 zeitgeber, 7, 16, 23 zugunruhe, 19 Ž žahavci, 17
57
16. Použité zdroje
16.1. Seznam použité literatury Ahlers, I 1984, Vplyv faktorov kozmického letu na tkaninové lipidy potkanov (s úvodom do chronobiologie), VEDA, Bratislava. Andrews, MT 2007, „Advances in molecular biology of hibernation in mammals“, BioEssays, roč. 29, s. 431-440. Arntz, HR, Willich, SN, Schreiber, C, Brüggemann, T, Stern, R, Shultheiss, HP 2000, „Diurnal, weakly, and seasonal variation of sudden death“, European Heart Journal, roč. 21, č. 4, s. 315-320. Assenmacher, I 1974, „External and Internal Components of the Mechanism Controlling Reproductive Cycles in Drakes“, in ET Pengelley (ed.), Circannual Clocks. Annual Biological Rhythms, Academic Press, New York, San Francisko, London, s. 197-239. Becker, S, Chowdhury, A, Leridon, H 1986, „Seasonal Patterns of Reproduction in Matlab, Bangladesh“, Population Studies, roč. 40, č. 3, s. 457-472. Berthold, P 1974, „Circannual Rhythms in Birds with Different Migratory Habits“, in ET Pengelley (ed.), Circannual Clocks. Annual Biological Rhythms, Academic Press, New York, San Francisko, London, s. 55-89. Bossaert, L 2000‚ „Circadian, circaseptan and circannual periodicity of cardiac arrest“, European Heart Journal, roč. 21, s. 259-261. Retrieved October 1, 2007. Dostupný na www: < http://eurheartj.oxfordjournals.org/cgi/reprint/21/4/259.pdf >. Brock, MA 1974, „Circannual Rhythmicity in Intervertebrates“, in ET Pengelley (ed.), Circannual Clocks. Annual Biological Rhythms, Academic Press, New York, San Francisko, London, s. 11-49. Čihák, R 1998, Anatomie II, Grada Publishing, Praha. Dardente, H 2007, „Does Melatonin-Dependent Circadian Oscillator in the Pars Tuberalis Drive Prolactin Seasonal Rhythmicity?“, Journal of Neuroendocrinology, roč. 19, s. 657-666. Gerber, Y, Jacobsen, SJ, Killian, JM, Weston, SA, Roger, VL 2006, „Seasonality and Daily Weather Conditions in Relation to Myocardial Infarction and Sudden Cardiac Death on Olmset County, Minnessota, 1979 to 2002“, Journal of the American College of Cardiology, roč. 48, č. 2, s. 287-292.
58
Goss, RJ, Dinsmore, CE, Grimes LN, Rosen, JK 1974, „Expression and Suppression of the Circannual Antler Growth Cycle in Deer“, in ET Pengelley (ed.), Circannual Clocks. Annual Biological Rhythms, Academic Press, New York, San Francisko, London, s. 393-418. Gwinner, E 1989, „Photoperiod as a Modifying and Limiting Factor in the Expression of Avian Circannual Rhythms“, in Daan S, Gwinner E (eds), Biological Clocks and Environmental Time, The Guildford Press, New York, s. 125-138. Hedge, AL, Woodson, H 1996, „Prevalence of seasonal ganges in mood and behavior during the winter months in central Texas“, Psychiatry research, roč. 62, s. 265-271. Heldmaier, G, Steinlechner, S, Ruf, T, Wiesinger, H, Klingenspor, M 1989, „Photoperiod and Thermoregulation in Vertebrates: Body Temperature Rhythms and Thermogenic Acclimation“, in Daan S, Gwinner E (eds), Biological Clocks and Environmental Time, The Guildford Press, New York, s. 139-151. Henkel, R, Menkveld, R, Kleinhappl, M, Schill, WB 2001, „Seasonal Changes in Human Sperm Chromatin Condensation“, Journal of Assisted Reproduction and Genetics, roč. 18, č. 7, s. 371-377. Karasek, M 2006, „Melatonin in Human Physiology and Pathology“, in F Columbus (ed.), Frontiers in chronobiology research, Nova Science Publishers, New York, s. 1-64. Klein, H 1974, „The Adaptional Value of Internal Annual Clocks in Birds“, in ET Pengelley (ed.), Circannual Clocks. Annual Biological Rhythms, Academic Press, New York, San Francisko, London, s. 347-380. Kloner, RA, Poole, WK, Perritt, RL 1999, „When Throughout the Year Is Coronary Death Most Likely to Occur?: A 12-Year Population-Based Analysis of More Than 220 000 Cases“, Circulation, roč. 100, s. 1630-1634. Kondo, N, Sekijima, T, Kondo, J, Takamatsu, N, Tohya, K, Ohtsu, T 2006, „Circannual Control of Hibernation by HP Complex in the Brain“, Cell, roč. 125, s. 161-172. Koubasov, RV, Demin, DB, Tkachev, AV 2006, „Adaptive Reactions of the Endocrine System of Children Living under Conditions of Contrasting Photoperiods“, Human Physiology, roč. 32, č. 4, s. 450-456. Kvasnička, J, Skaunic, V, Vokrouhlický, L 1985, Kardiologie: Učební text pro posluchače lékařské fakulty, Univerzita Karlova, Praha. Lewy, AJ, Sack, RL 1988, „Intensity, vawelength and timing: Three critical parametres for chronobiologically active light“, in DJ Kupfer, TH Monk, JD Barchas (eds),
59
Biological rhythms and mental disorders, The Guilford Press, New York, London, s. 197-217. Lincoln, AG, Clarke, IJ, Hut, RA, Hazlerigg, DG 2006, „Characterizing a Mammalian Circannual Pacemaker“, Science, roč. 314, s. 1941-1944. Retrieved October 1, 2007. Dostupný na www:
. Luboshitzky, R 2006, „Melatonin and the Reproductive System in Humans“, in F Columbus (ed.), Frontiers in chronobiology research, Nova Science Publishers, New York, s. 65-77. Marchant, B, Ranjadayalan, K, Stevenson, R, Wilkinson, P, Timmis, AD 1993, „Circadian and seasonal factors in the pathogenesis of acute myocardial infarction: the influence of environmental temperature“, Br Heart, roč. 69, s. 385-387. Mehta, RH, Manfredini, R, Hassan, F, Sechtem, U, Bossone, E, Oh, JK, Cooper, JV, Smith, DE, Portaluppi, F, Penn, M, Hutchison, S, Nienaber, CA, Isselbacher, EM, Eagle, KA 2002, „Chronobiological Patterns of Acute Aortic Dissection“, Circulation, s. 1109-1115. Miller, AL 2005, „Epidemiology, Etiology, and Natural Treatment of Seasonal Affective Disorder“, Alternative Medicine Review, roč. 10, č. 1, s. 5-13. Ornato, JP, Peberdy, MA, Chandra, NC 1996, „Seasonal pattern of Acute Myocardial Infarction in the National Registry of Myocardial Infarction“, JAAC, roč. 28, č. 7, s. 1684-1688. Pengelley, ET, Asmundson, SJ 1974, „Circannual Rhythmicity in Hibernating Mammals“, in ET Pengelley (ed.), Circannual Clocks. Annual Biological Rhythms, Academic Press, New York, San Francisko, London, s. 95-146. Reinberg, MD 1974, „Aspects of Circannual Rhythms in Man“, in ET Pengelley (ed.), Circannual Clocks. Annual Biological Rhythms, Academic Press, New York, San Francisko, London, s. 423-487. Rocchi, M, Sisti, D, Miotto, P, Preti, A 2007, „Seasonality of Suicide: Relationship with the Reason for Suicide“, Neuropsychobiology, roč. 53, s. 86-92. Rudnicka, AR, Rumley, A, Lowe, GDO, Strachan, DP 2007, „Diurnal, Seasonal, and Blood-Processing Patterns in Levels of Circulating Fibrinogen, Fibrin D-Dimer, C-Reactive Protein, Tissue Plasminogen Activator, and von Willebrand Factor in a 45-Year-Old Population“, Circulation, roč. 115, s. 996-1003.
60
Rutledge, JT 1974, „Circannual Rhythm of Reproduction in Male European Starlings“, in ET Pengelley (ed.), Circannual Clocks. Annual Biological Rhythms, Academic Press, New York, San Francisko, London, s. 297-337. Scernus, V, Mess, B 2003, „ Biorhythms and pineal gland“, Neuroendocrinology Letters, roč. 24, č. 6, s. 404-411. Senturia, JB, Johansson, BW 1974, „Physiological and Biochemical Reflections of Circannual Rhythmicity in the European Hedgehog and Man“, in ET Pengelley (ed.), Circannual Clocks. Annual Biological Rhythms, Academic Press, New York, San Francisko, London, s. 253-290. Strunecká, A, Jánský, J 2006, „Hibernace a sezónní afektivní porucha“, Psychiatrie, roč. 10, č. 4, s. 220-223. Toates, F 1998, Control of Behavior, Springer-Verlag & The Open University, Berlin, Heidelberg, New York. Trojan, S 1993, Nárys fyziologie člověka: Sešit IV., Karolinum, Praha. Valero-Politi, J, Fuentes-Arderiu, X 1998, „Annual rhythmic variations of follitropin, lutropin, testosterone and sex-hormone-binding globulin in men“, Clinica Chimica Acta, roč. 271, s. 57-71. Wikelski, M, Martin II, LB, Scheurlein, A, Robinson, MT, Robinson, ND, Helm, B, Hau, M, Gwinner, E 2007, „Avian circannual clocks: adaptive significance and possible involvement of energy turnover in their proximate control“, Philosophical Transactions of the Royal Society, s. 1-10. Zucker I 1988, „Neuroendocrine Substrates of Circannual Rhythms“, in DJ Kupfer, TH Monk, JD Barchas (eds), Biological rhythms and mental disorders, The Guilford Press, New York, London, s. 219- 245.
16.2. Seznam internetových zdrojů web 1: http://www.med.muni.cz/monkin/CHRONO.HTM web 2: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6b/Illu_pituitary_pineal_glands.jpg web 3: http://en.wikipedia.org/wiki/Melatonin
61
web 4: http://www.rickrichards.com/chakras/brain_diagram2-2.jpg
16.3. Použitý statistický software Doornik, J, Hendry, D 2002, GiveWin, verze 2.10.
62
Seznam zkratek ACTH – adrenokortikotropní hormon ATP – adenosintrifosfát č. - číslo ed. – editor, editoři et al. – et alii FSH – folikuly stimulující hormon, folitropin GnRH - gonadotropin releasing hormone ICHS – ischemická choroba srdeční LD – light-dark LH – luteinizační hormon lx – lux mm Hg – milimetr rtuťového sloupce nm - nanometr obr. - obrázek roč. - ročník s. – strana, strany SAD – sezónní afektivní porucha STK – systolický krevní tlak T3 - trijodthyronin T4 - tyroxin
63
64
65
66
