นาฬิกาชีวภาพ (Circadian rhythm) – Update

  • โดย อาภาภรณ์ โชติกเสถียร
  • 18 พฤศจิกายน 2567
  • Tweet

สารบัญ

  • เกริ่นนำ
  • ปัจจัยที่ทำให้การทำงานของนาฬิกาชีวภาพผิดปกติ
    • แสงสว่างภายในอาคาร
    • การเดินทางข้ามภูมิภาคในเวลาอันสั้น
    • ผลจากยา
  • ผลที่ตามมาจากการรวบกวนการทำงานของนาฬิกาชีวภาพ
  • ความสัมพันธ์ระหว่างนาฬิกาชีวภาพและโรคหลอดเลือดหัวใจ
  • โรคอ้วนและเบาหวาน
  • ผลกระทบต่อการรับรู้ทางสติปัญญา

เกริ่นนำ

นาฬิกาชีวภาพ (Circadian rhythm) หรือ วงจรทางชีวภาพ (circadian cycle) คือระบบการทำงานตามธรรมชาติของร่างกายมนุษย์ที่เกิดขึ้นเป็นวัฏจักรในช่วงเวลา 24 ชั่วโมง นาฬิกาชีวภาพจะมีความเกี่ยวข้องกับทุกกระบวนการภายในร่างกายที่ตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อมภายนอก และถูกควบคุมโดยนาฬิกาชีวิต (Circadian clock) ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการประสานกระบวนการทางชีวภาพให้ทำงานในช่วงเวลาที่เหมาะสม เพื่อให้สมองและร่างกายใช้งานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพสูงสุด

แม้ว่านาฬิกาชีวภาพจะถือกำเนิดจากภายในร่างกาย แต่จะถูกปรับจากสิ่งแวดล้อมรอบตัว หรือสิ่งเร้าภายนอกที่เรียกว่า ไซท์เกเบอร์ (เยอรมัน: Zeitgeber แปลว่า "ผู้ให้เวลา" หรือ "ผู้กำหนดจังหวะ" ) ซึ่งรวมถึงแสง  อุณหภูมิ และวงจรความเชื่อมโยงทางเวลา เช่น ปฏิสัมพันธ์ทางสังคม แบบแผนการดื่ม-กิน เป็นต้น ในทางการแพทย์ เรียกภาวะผู้ป่วยจากนาฬิกาชีวภาพผิดปกติว่า ภาวะนอนไม่เป็นเวลา (Circadian rhythm sleep disorder)

ปัจจัยที่ทำให้การทำงานของนาฬิกาชีวภาพผิดปกติ

  • แสงสว่างภายในอาคาร

แสงมีบทบาทต่อการทำงานของนาฬิกาชีวภาพในร่างกายมนุษย์มากกว่าการใช้เพื่อการมองเห็นเท่านั้น แสงสามารถเร่งหรือชะลอการทำงานของนาฬิกาชีวภาพได้ และสภาพแวดล้อมที่มีการจัดการแสงอย่างเหมาะสมมีความสำคัญอย่างยิ่งในการรักษาจังหวะเวลาทางชีวภาพตามธรรมชาติ  โดยแสงแต่ละสีมีผลต่อนาฬิกาชีวภาพแตกต่างกัน 

  • แสงสีฟ้า (เช่นจากหลอดฟลูออเรสเซนต์ ไฟ LED [Light-emitting diode] โทรทัศน์จอแบน หน้าจอคอมพิวเตอร์ และสมาร์ทโฟน) สามารถยับยั้งการผลิตเมลาโทนิน ซึ่งเป็นฮอร์โมนที่ช่วยให้นอนหลับได้ตามเวลา มากกว่าแสงจากไฟถนน (หลอดโซเดียมความดันสูงสีส้มเหลือง หรือ HPS [High pressure sodium]) ถึงห้าเท่า
  • หลอดเมทัลฮาไลด์ (หลอดไฟแสงสีขาวที่นิยมใช้ในโรงงานและสนามกีฬา) ยับยั้งการผลิตเมลาโทนินได้มากกว่าไฟถนนสีส้มเหลืองสามเท่า

ดังนั้นการเลือกใช้หลอดไฟในห้องนอนและปรับพฤติกรรมการรับแสงสีฟ้าโดยเฉพาะในเวลากลางคืน จึงควรได้รับการพิจารณาอย่างรอบคอบ  และสำหรับผู้ป่วยที่มีอาการซึมเศร้าเนื่องจากได้รับแสงในเวลากลางคืนต่อเนื่องเป็นเวลานาน สามารถรักษาได้โดยการปรับวงจรการนอนหลับ-ตื่นของผู้ป่วยให้กลับสู่ภาวะปกติของคนทั่วไป

  • การเดินทางข้ามภูมิภาคในเวลาอันสั้น

การปฏิบัติงานของนักบินและลูกเรือมักต้องเผชิญกับการเดินทางข้ามโซนเวลาและภูมิภาคที่มีการสลับระหว่างแสงแดดและความมืดหลายครั้งในหนึ่งวัน นอกจากนี้ ยังต้องตื่นตัวและปฏิบัติงานต่อเนื่องเป็นเวลาหลายชั่วโมงทั้งในเวลากลางวันและกลางคืน  ทำให้ไม่สามารถรักษารูปแบบการนอนหลับที่สอดคล้องกับนาฬิกาชีวภาพได้ตามปกติ  ภาวะนี้สามารถส่งผลให้เกิดความเหนื่อยล้าเรื้อรัง ซึ่งเป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญที่นำไปสู่อุบัติเหตุทางการบินจำนวนมาก ปัจจุบัน แนวทางแก้ไขปัญหาดังกล่าวยังคงอยู่ในระหว่างการวิจัยและพัฒนา โดยเฉพาะจากองค์กรที่มีบทบาทสำคัญอย่าง คณะกรรมการความปลอดภัยการขนส่ง (National Transportation Safety Board: NTSB) แห่งสหรัฐอเมริกา

  • ผลจากยา

ผลการศึกษาแสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์แบบสองทิศทางระหว่างระบบชีวภาพและการใช้สารเสพติด นั่นคือ

 ยาเสพติดมีผลต่อตัวกำหนดจังหวะของชีวภาพ  และระบบชีวภาพที่ผิดเพี้ยนในผู้ใช้สารเสพติดสามารถเพิ่มความเสี่ยงต่อการเสพสารในปริมาณเกินขนาดจนเป็นอันตรายถึงชีวิต และการกลับไปใช้ซ้ำ 

 ขณะเดียวกันก็มีความเป็นไปได้ว่าผู้ที่มีความผิดปกติทางพันธุกรรมหรือมีภาวะแวดล้อมที่รบกวนวงจรการนอนหลับและตื่นตามปกติ มีแนวโน้มสูงขึ้นในการเป็นผู้ใช้สารเสพติด ได้เช่นกัน  

กรณีผู้ป่วยที่ระบบนาฬิกาชีวภาพและรูปแบบการนอนเกิดการผิดเพี้ยนจากการใช้สารเสพติดหรือการดื่มแอลกอฮอล์ พบว่าแม้ผู้ป่วยจะหยุดใช้ยาและเลิกดื่มแอลกอฮอล์แล้ว แต่ระบบนาฬิกาชีวภาพก็จะยังคงผิดเพี้ยนอยู่ (เนื่องจากนาฬิกาชีวภาพและยีนเวลาที่ทำหน้าที่ควบคุมนิวเคลียสซูพราไคแอสมาติก (Suprachiasmatic nucleus: SCN) ในสมองส่วนไฮโปทาลามัส (Hypothalamus) ได้รับผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญจากอิทธิพลของสารเสพติด โดยเฉพาะโคเคน ซึ่งพันธุกรรมของยีนเวลาที่ถูกรบกวนยังสามารถเพิ่มความรุนแรงของฤทธิ์โคเคนได้มากยิ่งขึ้นอีกด้วย)

                กระนั้นการรักษาความสมดุลของรูปแบบการนอนหลับและระบบชีวภาพของร่างกาย สามารถช่วยลดความเสี่ยงต่อการติดสารเสพติดและลดโอกาสการกลับมาเสพซ้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ผลที่ตามมาจากการรวบกวนการทำงานของนาฬิกาชีวภาพ

การรบกวนจังหวะการทำงานของนาฬิกาชีวภาพส่งผลเสียต่อร่างกายในหลายมิติ ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดคือ

  • ภาวะเจ็ทแล็ก (Jet lag) ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อต้องเดินทางข้ามเขตเวลา โดยอาการที่พบบ่อย ได้แก่ ความเหนื่อยล้า งุนงง และปัญหาการนอนหลับ
  • โรคบางชนิด เช่น โรคไบโพล่าหรืออารมณ์สองขั้ว และโรคเกี่ยวกับการนอน เช่นโรคนอนผิดเวลา (Delayed sleep phase disorder: DSPD) ล้วนเกี่ยวข้องกับการทำงานของนาฬิกาชีวภาพที่ผิดเพี้ยนหรือกลไกการทำงานที่ผิดปกติ
  • เชื่อว่า การรบกวนนาฬิกาชีวภาพในระยะยาวสามารถส่งผลเสียต่อสุขภาพ โดยเฉพาะบริเวณอวัยวะส่วนปลายนอกสมอง อันเป็นผลให้เกิดหรือการกำเริบของโรคหลอดเลือดหัวใจ
  • การรักษารูปแบบการนอนและนาฬิกาชีวภาพให้ดำเนินไปตามปกติมีความสำคัญต่อสุขภาพทั้งต่อสมองและร่างกาย กระนั้นการงีบหลับสั้น ๆ ระหว่างวันก็สามารถลดความเครียด และเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานได้ โดยไม่มีผลกระทบต่อนาฬิกาชีวภาพแต่อย่างใด
  • นาฬิกาชีวภาพยังคงมีบทบาทสำคัญต่อระบบการคัดกรองความสนใจของสมอง (Reticular activating system: RAS) ซึ่งมีความสำคัญในการรักษาระดับจิตสำนึกของเราอย่างมาก RAS จะคอยทำหน้าที่เป็นตัวคัดกรอง ตัดทอนเรื่องที่เรายังไม่ให้ความสำคัญทิ้งไปจากความสนใจของสมอง
  • บางครั้งรูปแบบการนอนผิดเวลา อาจเป็นสาเหตุมาจากภาวะแทรกซ้อนของโรคยูเรีย (เกิดจากการสะสมสารพิษในเลือดเช่น ยูเรียและครีเอตินิน ที่ไม่สามารถขับถ่ายออกทางปัสสาวะได้) จากโรคไตขั้นรุนแรง การรักษาโรคต้นเหตุจึงมีความสำคัญในการช่วยปรับปรุงการทำงานของนาฬิกาชีวภาพและสุขภาพโดยรวม.

ความสัมพันธ์ระหว่างนาฬิกาชีวภาพและโรคหลอดเลือดหัวใจ

การศึกษาผลกระทบของนาฬิกาชีวภาพที่ผิดเพี้ยน ทั้งในห้องปฏิบัติการและในกลุ่มผู้ทำงานเป็นกะ (รอบเวลาเช้า-บ่าย) ซึ่งเป็นกลุ่มเสี่ยง พบว่ามีความเชื่อมโยงกับความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของโรคหลอดเลือดแดงแข็ง โดยเฉพาะในกลุ่มผู้ทำงานเป็นกะที่มีระดับฮอร์โมนรีซิสตินสูงกว่าปกติ ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้ถึงปัญหาหลอดเลือดแดงแข็ง และสะท้อนถึงความผิดปกติของนาฬิกาชีวภาพที่ส่งผลต่อการสะสมไขมันในเลือด

รวมถึงระดับไตรอะซิลกลีเซอไรด์ (Triacyl glyceride) อันโมเลกุลที่ใช้กักเก็บกรดไขมันส่วนเกินและส่งผลต่อการแข็งตัวของหลอดเลือดแดง ที่มีแนวโน้มสูงขึ้น อันเป็นปัจจัยสำคัญที่เพิ่มความเสี่ยงต่อโรคหลอดเลือดหัวใจ เช่น โรคหัวใจวาย โรคหลอดเลือดสมอง และโรคหัวใจขาดเลือด

นอกจากนี้ยังพบว่า กลุ่มผู้ทำงานเป็นกะมีแนวโน้มที่จะเป็นโรคความดันโลหิตสูง ซึ่งเพิ่มความเสี่ยงต่อโรคหัวใจและหลอดเลือดอย่างมาก

โรคอ้วนและเบาหวาน

การเกิดโรคอ้วนและเบาหวานมักมีความสัมพันธ์กับวิถีการดำเนินชีวิตและปัจจัยทางพันธุกรรมของผู้ป่วย  ท่ามกลางปัจจัยทั้งหลาย  การรบกวนการทำงานของนาฬิกาชีวิตและ/หรือความไม่สอดคล้องของระบบนาฬิกาชีวภาพกับสิ่งแวดล้อมภาพนอก (เช่น วงจรสว่าง-มืด) เป็นปัจจัยสำคัญที่สามารถก่อให้เกิดโรคอ้วนลงพุง (Metabolic disorders) จากการเผาผลาญอาหารของร่างกายผิดปกติได้

การทำงานแบบรอบเวลา หรืออาการเจ็ตแล็กเรื้อรัง มีผลกระทบอย่างมากต่อนาฬิกาชีวภาพและระบบเผาผลาญอาหารของร่างกาย การทำงานแบบรอบเวลาที่เอื้อต่อการรับประทานอาหารผิดเวลา มีความสัมพันธ์กับความไวต่ออินซูลิน โรคเบาหวาน และมวลร่างกายที่เพิ่มมากขึ้น

ผลกระทบต่อการรับรู้ทางสติปัญญา

การขาดความสมดุลของนาฬิกาชีวภาพสัมพันธ์กับสมรรถนะการรู้คิดของสมองที่ลดลง โดยเฉพาะผู้ที่เข้างานแบบเป็นรอบเวลาติดต่อกันเป็นระยะเวลานาน พบว่ามีข้อผิดพลาดในการปฏิบัติงานเพิ่มขึ้น รวมถึงสมรรถนะการมองเห็นและการเคลื่อนไหวลดลง การประมวลผลข้อมูลบกพร่อง ซึ่งส่งผลเสียทั้งประสิทธิภาพการทำงานที่ลดลง และเกิดปัญหาความปลอดภัยตามมา

ยังพบด้วยว่า การทำงานที่ขัดกับนาฬิกาชีวภาพยังเร่งให้สมองเสื่อมสภาพเร็วขึ้น ผู้เข้างานรอบเวลากลางคืนต่อเนื่อง จะมีความเสี่ยงต่อภาวะสมองเสื่อมมากกว่าพนักงานรอบกลางวัน โดยเฉพาะในกลุ่มที่มีอายุมากกว่า 50 ปี

อ่านตรวจทานโดย รศ. ดร. พญ. วารุณี พรรณพานิช วานเดอพิทท์

แปลและเรียบเรียงจาก https://en.wikipedia.org/wiki/Circadian_rhythm [2024, November 18] โดยอาภาภรณ์ โชติกเสถียร