Младенцы синхронизируются с биологическими часами своей матери еще до рождения

Фото из открытых источников

Организм младенца не ждет рождения, чтобы начать усваивать режим дня. Даже находясь в утробе матери, он постепенно начинает следовать установленному распорядку. Новое исследование Вашингтонского университета в Сент-Луисе показывает, что эта закономерность формируется постепенно в течение беременности и определяется повседневными привычками матери. Результаты исследования опубликованы в журнале bioRxiv.

Человеческий организм работает по естественной системе синхронизации, называемой циркадным ритмом. Эта система контролирует сон, энергию, аппетит и настроение. Она следует примерно 24-часовому циклу, основанному на смене дня и ночи.

Когда этот ритм остается стабильным, организм функционирует хорошо. Но когда он нарушается, могут возникнуть проблемы. Плохой сон, стресс или нерегулярный режим дня могут со временем негативно сказаться на здоровье.

Ученые давно пытаются понять, когда именно запускаются эти биологические часы в жизни. Более ранние исследования дали противоречивые результаты. Некоторые показали ритмы, проявляющиеся вскоре после рождения, в то время как другие обнаружили ранние признаки в развивающихся тканях.

Это новое исследование помогает прояснить ситуацию, показывая, как биологические часы постепенно увеличиваются в размерах еще до рождения.

Исследователи обнаружили, что циркадные ритмы начинают работать в утробе матери гораздо раньше, чем ожидалось. Они не включаются внезапно. Вместо этого они постепенно формируются в течение беременности.

«Мы знаем, что нарушение циркадных ритмов во время беременности может повлиять на развитие сна и суточных ритмов у младенцев, и эти ранние нарушения связаны с более высоким риском развития расстройств настроения, таких как тревожность и депрессия, в более позднем возрасте», — сказал соавтор исследования Нихил Локеш.

Исследование показывает, что биологические часы ребенка со временем становятся более четкими. Кроме того, по мере развития беременности они начинают соответствовать ритму матери.

Для изучения этого процесса ученые использовали оригинальный метод. Они работали с мышами, у которых светящийся белок был связан с геном циркадных часов под названием PER2. Этот ген играет ключевую роль в контроле суточных ритмов.

В процессе развития плода в утробе матери этот белок излучал свет всякий раз, когда активизировались биологические часы. Специальные камеры запечатлели это свечение. Свечение усиливалось по мере развития беременности. Отслеживая его, ученые могли определить, когда активизировались внутренние биологические часы и как они менялись со временем.

Исследование показало, что на ранних стадиях беременности ритм слабый или нечеткий. Но по мере развития плода ритм становится сильнее и регулярнее. На поздних сроках беременности биологические часы плода начинают демонстрировать четкие суточные закономерности. Эти закономерности становятся стабильными и предсказуемыми ближе к родам.

Исследователи также обнаружили, что биологические часы обычно достигают пика активности в начале ночи, подобно ритму матери. Это показывает, что биологические часы ребенка развиваются не самостоятельно. Они учатся определять время от матери.

Плацента — это не просто система, обеспечивающая поступление питательных веществ и кислорода. Она также помогает передавать сигналы синхронизации от матери к ребенку. Исследование показало, что как материнская, так и фетальная части плаценты имеют свои собственные ритмы. Эти ритмы меняются во время беременности и помогают координировать синхронизацию между матерью и ребенком.

Ученые даже наблюдали волнообразные закономерности активности биологических часов, перемещающихся по плаценте от материнского слоя к плодному. Это свидетельствует об активной коммуникации внутри матки.

Гормоны играют важную роль в настройке биологических часов ребенка. Уровень глюкокортикоидов, гормонов стресса, в организме матери в течение дня колеблется. Эти гормоны проникают через плаценту и действуют как сигналы синхронизации для плода. Когда исследователи вводили дополнительные дозы этих гормонов беременным мышам, биологические часы детенышей адаптировались быстрее.

Время введения этих гормонов также имело значение. При введении в разное время ритм развития ребенка менялся по-разному. Это показывает, что время введения так же важно, как и сам гормон.

Исследователи также обнаружили важный факт о развитии плода. Беременности, при которых биологические часы ребенка формировались неправильно, часто заканчивались неудачей.

«Пока мы не можем сказать, способствует ли отсутствие ритмов возникновению проблем в развитии или просто отражает их», — сказал Локеш.

Хотя точная причина неясна, эта связь предполагает, что функционирующий циркадный ритм может быть важен для здорового развития до рождения.

Современный образ жизни часто нарушает естественные ритмы. Искусственное освещение, ночные смены и нерегулярный режим сна могут влиять на биологические часы организма. Это становится особенно важным во время беременности. Нарушения ритма матери могут повлиять на сигналы, достигающие ребенка. Исследования показывают, что подобные нарушения могут повысить риски, такие как неблагоприятные исходы беременности или долгосрочные проблемы со здоровьем у детей.

Это исследование меняет представление людей о раннем детстве. Биологические часы организма не запускаются с момента рождения. Они начинают формироваться в утробе матери и укрепляются с течением времени. Организм матери помогает регулировать этот процесс посредством суточных ритмов и гормонов. Даже плацента играет активную роль в передаче этих сигналов. 

«Понимание того, когда и как начинают тикать биологические часы, помогает ученым выявлять чувствительные периоды развития, когда нарушение циркадных ритмов может иметь долгосрочные последствия», — сказал Локеш.