体内時計、すなわち概日リズムは、24時間周期で身体的、精神的、行動上の変化を調整します。
概日リズムの慢性的なずれは、肥満、2型糖尿病、がん、心血管疾患など、さまざまな身体的・精神的疾患につながる可能性があります。
研究によると、日光を定期的に浴びること、日中に活動的に過ごすこと、カフェインを避けること、就寝前に人工光を浴びる量を減らすことは、体内時計を整える助けになります。
時差ぼけを経験した人や、夏時間のために時計を1時間進めたり戻したりして苦労した人なら、研究者が「体内時計」あるいは概日リズムと呼ぶものについて、よくご存じでしょう。これは、日々の移り変わりに体がどう反応するかを同期させる「マスター・ペースメーカー」です。
この「時計」は、約2万個のニューロンが視床下部に集まってできています。視床下部は脳の中心近くにあり、呼吸や血圧など、意識せずに行われる体の機能を調整します。体内時計を持つのは人間だけではありません。哺乳類、鳥類、爬虫類、両生類、魚類を含むすべての脊椎動物に生体時計があり、植物、菌類、細菌も同様です。猫が明け方と夕暮れに最も活発になり、花が一日の特定の時間に咲くのも、生体時計によるものです。
概日リズムは、健康とウェルビーイングにも不可欠です。光や食べ物などの環境からの合図に応じて、24時間周期で身体的、精神的、行動上の変化を調整します。そのため、心臓発作や脳卒中は早朝に多く起こります。また、生体時計を失ったマウスは老化が速く寿命が短くなり、概日時計の遺伝子に変異がある人には睡眠パターンの異常が見られます。外部からの合図と概日リズムが慢性的にずれると、たとえば夜勤労働者に見られるように、肥満、2型糖尿病、がん、心血管疾患を含む幅広い身体的・精神的疾患につながる可能性があります。
要するに、生体時計が健康にとって極めて重要だということを示す証拠は十分にあります。そして、私のような時間生物学者は、昼夜の周期が体に及ぼす影響を研究し、体内時計を味方につけるために行動をどう変えればよいか、理解を深めようとしています。
体内時計が健康に及ぼす影響
体内時計は、睡眠と覚醒の周期、血圧や体温の変動を調整することで健康に影響します。主に、内分泌系を環境の明暗周期に同調させ、特定のホルモンが一日の決まった時間に一定量分泌されるようにします。
たとえば、脳にある松果体はメラトニンを分泌します。これは暗さに応じて睡眠を調整するホルモンです。就寝前に電子機器から発せられる人工的なブルーライトを浴びる量を減らすよう、医師は勧めています。ブルーライトはメラトニンの分泌と睡眠の質を損なう可能性があるためです。
概日リズムは代謝にも影響します。睡眠は、食欲を調節するホルモンであるレプチンの調整などに役立ちます。レプチンの量は、概日時計が定めるリズムに従って一日を通じて変動します。睡眠不足や不規則な睡眠は、レプチンの産生を乱す可能性があり、その結果、空腹を感じやすくなり、体重増加につながることがあります。
近年、研究者たちは概日時計が健康に影響する仕組みをさらに発見しています。たとえば、毎日決まった時間に食べること、つまり時間制限食が、肥満や代謝性疾患を予防できることを示唆する研究が出ています。うつ病やその他の気分障害も、概日制御の機能不全と関連している可能性があります。それにより、遺伝子の発現に変化が生じます。
薬を服用する時間も、薬の効き方や副作用の程度に影響することがあります。同様に、体内時計は潜在的な標的であり、がん化学療法や肥満治療の標的となる可能性があります。
そして最後に、性格さえも、体内時計によって「朝型」になるか「夜型」になるかに左右される可能性があります。
運動の効果を最大限に引き出す
概日時計は、運動の効果を最大限に引き出すには一日のうちいつ運動するのがよいかについても、手がかりを与えてくれる可能性があります。
これを調べるため、同僚たちと私は、早朝の朝食前または夜遅くの夕食後に運動したマウスから、脳、心臓、筋肉、肝臓、脂肪の血液と組織のサンプルを採取しました。質量分析計という装置を使い、各臓器が産生した約600～900種類の分子を検出しました。これらの代謝物は、特定の時間帯に運動したマウスの反応をリアルタイムで捉えたものです。
これらのスナップショットをつなぎ合わせ、朝と夕方の運動がマウスの各臓器系に及ぼす影響を示す地図を作りました。私たちはこれを運動代謝アトラスと名付けました。
このアトラスを用いて、一日の時間帯によって、運動中に各臓器がエネルギーをどう使うかが変わることを確認しました。たとえば、早朝の運動は夜遅くの運動よりも血糖値を下げることが分かりました。一方、夜遅くの運動では、マウスは食事から蓄えたエネルギーを活用でき、持久力も高まりました。
もちろん、マウスと人間には共通点だけでなく、多くの違いもあります。たとえば、マウスは日中より夜間に活発です。それでも、今回の発見は、運動が健康に及ぼす影響について研究者の理解を深め、適切な時間帯に運動することで、個人の健康目標に合わせて効果を最大化できる可能性があると考えています。
体内時計とうまく付き合う
時間生物学の分野は発展しており、今後、健康とウェルビーイングに役立つ実践的な応用や知見をもたらす研究がさらに進むと考えています。
たとえば、私自身の研究では、一日の異なる時間帯に運動することが体に及ぼす影響をより深く理解すれば、肥満、2型糖尿病、その他の疾患を抱える人々に対し、特定の効果を最大限に高める運動計画を個別に調整できる可能性があります。
概日時計の仕組みについては、まだ多くを学ぶ必要があります。一方で、健康増進のために体内時計を整える、昔から確かめられてきた方法もあります。たとえば、内分泌系を刺激してビタミンDを産生させるために日光を定期的に浴びること、夜に眠りやすくなるよう日中に活動的に過ごすこと、カフェインを避けること、就寝前に人工光を浴びる量を減らすことです。
