Dygnsrytmen

Alla djur behöver sova då och då för att kroppen ska kunna återhämta sig och ladda upp – men inte när som helst. Vi människor, som är beroende av vår syn för att hitta föda och överleva, behöver vara vakna på dagarna och sova på nätterna. Därför styrs vår sömn av två olika processer, som samverkar så att vi dels får tillräckligt med sömn, dels sover på natten:

Ju längre man är vaken desto större blir behovet av sömn. Man talar om att ”sömnskulden” ökar när vi är vakna och minskar när vi sover. Sover vi för litet kan det fortfarande finnas sömnskuld kvar när vi vaknar på morgonen.
Med cirka 24 timmars intervall startar en vakenhetsprocess som gör oss piggare oavsett sömnskulden. Den startar normalt på morgonen och stängs av på natten. Den kommer i två sammanfallande vågor: en på förmiddagen och en kraftigare på eftermiddagen-kvällen. Den på förmiddagen behöver inte vara så kraftig för att hålla oss pigga eftersom sömnskulden då är liten. Mitt på dagen räcker den inte alltid till för att helt motverka den då ökade sömnskulden. Då kan vi behöva sova middag. Men även om vi inte gör det blir vi piggare på eftermiddagen och kvällen, eftersom vakenhets-processen då ökar sin intensitet.

Processerna verkar alltså åt olika håll. Den ena gör oss tröttare, den andra piggare. Den första processen – att vi behöver ladda upp ibland – är inte så svår att förstå. Men den andra – den så kallade dygnsrytmen – hur fungerar den?

Den biologiska klockan

Allt liv på jorden är beroende av solen, som utsätter oss för växling mellan natt och dag. Alla levande organismer, hur små de än är, har för sin överlevnad och utveckling till högre organismer varit tvungna att anpassa sig till den växlingen. Alltmer komplexa ”klockprocesser” har därmed skapats. De påverkas alla av ljuset och kan få organismen att förutse och förbereda sig för nästa växling mellan natt och dag.

Under det senaste decenniet har vi börjat få litet mer kunskaper om hur dessa klockprocesser fungerar. De styrs av så kallade klockgener, som finns i praktiskt taget alla celler i nästan alla sorters organismer. Generna kan både starta och avsluta olika processer i cellerna och även stänga av sig själva med regelbundna intervall. Det är ett komplicerat samspel mellan dessa gener och olika återkopplingssystem, som forskare nu håller på att kartlägga.

Olika klockgener kan ha rytmer med olika frekvenser, men de som styr dygnsrytmen har en inbyggd frekvens på cirka 24 timmar. Man har hittills upptäckt omkring ett dussin sådana samverkande klockgener hos alla däggdjur.

Klockgenernas aktivitet ska ju vara anpassad till omgivningen, så att de ser till att organismen är väl förberedd när växlingarna mellan dag och natt inträffar. Men inga gener kan stänga av sig själva med exakt 24 timmars intervall. För att inte förr eller senare hamna i otakt med naturen måste de finjusteras. Den finjusteringen har sedan urminnes tider skett med solljuset som hjälp. Några av klockgenerna har som specialfunktion att just låta sig påverkas av ljus.

Är organismen så stor att ljuset inte når alla celler måste den ha en central ”inre klocka” som sköter finjusteringen av alla kroppens klockgener. Hos alla däggdjur består denna inre klocka av nervceller i ett diffust avgränsat litet område i främre delen av hjärnan. På latin heter området Nucleus suprachiasmaticus (NSC), vilket betyder ”en kärna, belägen ovanför synnervskorsningen (chiasma)”.

NSC har direktförbindelse med omgivningens ljus via nervbanor från ögonen. Insprängda bland ögonbottnarnas tappar och stavar finns spridda, ljuskänsliga celler som inte har med synen att göra. De reagerar mer långsamt på ljus och det är framför allt deras signaler som påverkar klockgenernas aktiviteter i NSC. De är särskilt känsliga för blått ljus och har visat sig ha direktförbindelse även med de delar av hjärnan som sätter igång uppiggande processer.

NSC fungerar som en chefsdirigent för hela kroppen: dess signaler bestämmer hur aktiva olika organ ska vara. En del signaler styr hormonproduktioner i det närliggande hjärnområdet (hypothalamus), andra kroppens autonoma nervsystem och åter andra centra för kroppens motoriska aktivitet.

Ovan nämnda omkopplingsstationer får i sin tur alla kroppens organ att växla i sin aktivitet under dygnet. De flesta är mest aktiva eller välfungerande på dagen, då hjärtfrekvensen, blodtrycket och kroppstemperaturen är högst. Lungfunktionen är bäst på eftermiddagen och sämst på natten, då astmatiker ofta har det värst. Under vilofasen på natten är immunsystemet i stället som mest aktivt och då insöndras mer av tillväxthormonet.

Även födointag har visat sig kunna påverka (slå av eller på) perifera klockgener, till exempel i levern, men födointaget styrs i sin tur i stor utsträckning av SCN. Dygnsrytmens styrningsprocesser är, som framgår av ovanstående, komplicerade och långt ifrån helt kartlagda.

Melatonin

En viktig signal från NSC går via den så kallade tallkottkörteln, som finns längre bak i hjärnan. Tallkottkörteln bildar ett hormon som heter melatonin. Ljussignaler från ögat får NSC att skicka hämmande signaler till tallkottkörteln, vilket medför att kroppens halt av melatonin normalt är låg på dagarna. När klockgenerna på kvällen stänger av den inre klockans hämning av tallkottkörteln, ökar melatoninhalten i kroppen igen.

Att melatoninproduktionen startar på kvällen och är hög under natten har medfört att melatonin ibland litet felaktigt kallats ”sömnhormonet”. Men det fungerar inte som ett sömnmedel. Det är snarare en markör för att kroppens inre klocka anser att det är natt. Även nattaktiva däggdjur insöndrar melatonin på natten. ”Natthormon” är därför ett bättre namn.

Melatonin har visat sig ha en viktig funktion i de komplicerade neurokemiska processer som får NSC, vår inre klocka, att anpassa sig till naturens dygnsrytm. Nervcellerna i NSC påverkas i sin tur av melatoninet i ett återkopplingssystem. Både ljus och melatonin kan alltså ”rucka” vår inre klocka inom vissa, ganska snäva gränser.

Dessutom hämmar melatoninet de uppiggande signaler som sänds ut från NSC. Denna återkoppling anses stabilisera och förstärka dygnsrytmen. Den förklarar varför utifrån tillfört melatonin kan ha en rogivande effekt, som är tydligare ju större sömnskulden hunnit bli.

I texten som följer kan det vara litet knepigt att luska ut om vår inre klocka måste ruckas framåt eller bakåt beroende på vilken dygnsrytm den har. Att man har en inre klocka med en dygnsrytm på till exempel 24½ timme innebär inte, som man kan luras tro, att den går fortare, utan att den går en halv timme långsammare per dygn än naturens klocka. Om bägge klockorna startar samtidigt vid midnatt kommer den inbyggda klockan bara visa halv tolv på kvällen vid nästa midnatt. Den måste då ruckas framåt för att komma i takt med naturen. Är vår inre klockas dygnsrytm 23 timmar, då går den för fort och måste ruckas bakåt.

Ljus i ögonen på morgonen och förmiddagen kan rucka vår inre klocka framåt. Det innebär att vi somnar litet tidigare på kvällen än vi annars skulle ha gjort. Ljus sent på eftermiddagen och kvällen ruckar vår klocka bakåt. Vi vill sova längre på morgonen och somnar senare nästa kväll.

Melatoninet har motsatt effekt. Ges det när kroppens melatoninproduktion upphört på förmiddagen ruckas klockan bakåt. Och en melatonintablett, som ges innan kroppens egen produktion har startat på kvällen, ruckar klockan framåt. Det kan man använda sig av vid jet-lag, skiftarbete och så kallad försenad sömnfas.

De klockgener vi är utrustade med fungerar litet olika hos olika människor, vilket medför att våra inre klockor också fungerar olika. Hos en del är den inbyggda dygnsrytmen litet kortare än 24 timmar men hos de flesta människor är den klart längre.

Detta medförde inga större problem så länge vi levde ett liv utan allt det elektriska ljus vi numera omger oss med. Det ljus vi fick in i ögonen på morgonen ruckade klockan litet framåt och såg därmed till att vi inte fick svårt att somna på kvällen. Efter solens nedgång fanns inget ljus, som ruckade klockan bakåt.

Numera skapar ljusets styrning av vår dygnsrytm däremot stora problem för många människor, inte minst ungdomar. De lurar sin inre klocka att fungera som om det forfarande var dag långt in på nätterna och kan sedan inte somna på kvällarna, även när de så önskar (se insomningssvårigheter hos skolbarn.

Morgonmänniskor och kvällsmänniskor

Hur våra klockgener fungerar avgör inte bara längden på vår inbyggda dygnsrytm utan också hur känsliga vi är för ljusets påverkan av vår inre klocka. De styr också hur och när olika kroppsfunktioner påverkas under vårt ”inre dygn”. Andra gener styr sannolikt hur kraftigt vi reagerar på den sömnskuld vi har på kvällen. Allt sammantaget resulterar våra skilda genuppsättningar i att vi både sover olika och fungerar olika på dagarna.

Det har förstås haft ett överlevnadsvärde för mänsklighetens tidiga utveckling att det inom gruppen finns både sådana som är som piggast på morgonen och sådana som håller sig vakna och alerta sent in på kvällen. Evolutionen har därför sett till att vi är normalfördelade mellan dessa ytterligheter med en liten övervikt av kvällspigga. Vi brukar tala om morgonmänniskor och kvällsmänniskor. De flesta av oss är varken det ena eller det andra.

Hos morgonmänniskor minskar de uppiggande signalerna från den inre klockan tidigt på kvällen och kroppstemperaturen sjunker ganska snabbt på natten. De uppiggande signalerna, däribland produktionen av stresshormonet cortisol, startar också tidigare på efternatten. Det medför att man vaknar pigg och nyter och litet småhungrig.

Kvällsmänniskor har däremot god tillgång till uppiggande signaler från sin inre klocka långt in på kvällen. Det är ofta den tid på dygnet då de fungerar bäst och har lättast att koncentrera sig. Deras kroppstemperatur når sitt lägsta värde senare på natten än morgonmänniskors och de uppiggande signalerna startar också senare. De känner sig trötta vid uppvaknandet och kan ha svårt att få i sig någon frukost, då magsäcken fortfarande går på sparlåga.

Försenad sömnfas

De flesta människor har, som nämnts, en inre klocka vars inbyggda dygnsrytm är drygt 24 timmar. Enstaka människors inbyggda rytm är över 25 timmar. Är man dessutom kvällsmänniska som gärna ligger kvar litet längre i sängen och tycker det är obehagligt att få för mycket ljus i ögonen tidigt på morgonen, får man lätt vad man kallar en försenad sömnfas.

Man går miste om morgonljusets hjälp att rucka ens inre klocka litet framåt och man kanske rentav ruckar den litet extra bakåt genom att ha det extra ljust på kvällen, då man fungerar som bäst. Har man ingen skola eller arbete att sköta och tillåter sig att sova så länge man vill, kan man ”vända på dygnet” inom loppet av en vecka.

För att undvika detta räcker det oftast med att man går upp samma tid varje morgon för att dygnet inte ska förskjutas bakåt. Men kvällsmänniskor får trots det ofta kroniska svårigheter att somna på kvällarna och trötthet på förmiddagarna. Deras sömnfas är lätt förskjuten, tallkottkörteln startar sin nattsignalerande melatoninproduktion för sent och fortsätter för länge på morgonen.

Människor som hela sitt vuxna liv har extremt stora svårigheter att somna på kvällen och vakna på morgonen brukar få diagnosen ”försenad sömnfas-syndrom”. Orsakerna kan sannolikt vara många – lång inbyggd dygnsrytm i NSC, överkänslighet för kvällsljusets bakåtruckande påverkan eller okänslighet för melatoninets framåtruckande påverkan, till exempel – och är fortfarande inte helt utredda.

Någon klar gräns mellan detta ”syndrom” och kroniska sömnsvårigheter, som mest beror på dåliga vanor hos vanliga kvällsmänniskor, finns inte. Under tonåren är det särskilt vanligt med försenad sömnfas. Dels för att många i samband med puberteten ”blir” kvällsmänniskor, dels för att det också hör till tonåren att inte alltid lyssna till goda råd om hur man sköter sin sömnhygien. Om detta finns att läsa under insomningssvårigheter hos skolbarn.