Tämä kirjoitus (lukuaika noin 12 min.) on toinen osa julkaisusarjaa ”Onnellisuuden inhimillinen optimointi”, jossa tarjoilen tutkittuja vinkkejä elämän, ja erityisesti työpäivien, inhimilliseksi optimoinniksi. Etenen aina aamunkoitteesta hämärään eli aamun ensimmäisistä rutiineista illan viimeisimpiin toimiin. Tervetuloa mukaan!
Edellisessä osassa käsittelin torkuttamista, sen hyötyjä ja haittoja. Kertomukseemme astuu uusi päähenkilö, auringonvalo.
Tuhat ja yksi syytä kylpeä auringonvalossa heti aamusta?
Teollistuneissa maissa ihmiset viettävät keskimäärin 90 prosenttia ajastaan sisätiloissa (Bluyssen, 2013; Mannan & Al‐Ghamdi, 2021), joten ei ole liioiteltua sanoa, kuinka yhä useampi meistä saa puutteellisesti valoa päivässä. Väite voi kuulostaa hullunkuriselta, sillä ympäröimmehän itsemme keinovalolla lähes vuorokauden ympäri. Ihmisen biologia ei ole kuitenkaan optimoitu tahdistumaan keinovalon kanssa.
Evolutiivisen kehityshistoriamme aikana olemme nimittäin tottuneet saamaan huomattavasti keinovaloa kirkkaampaa valoa aamu- ja päiväsaikaan, eikä edes kirkkailla kattovalaisimilla pystytä korvaamaan tärkeimmän luontaisen valonlähteemme, auringonvalon, tuomia hyötyä fysiologiallemme.
Auringonvalo on tärkeää lukuisista terveydellisistä syistä. Tutkimuksissa (Alfredsson ym., 2020; Erem & Razzaque, 2021; Mead, 2008; Rhee ym., 2016; Weller, 2016) sen puute on yhdistetty useiden sairauksien, kuten sydän- ja verisuonitautien, syöpien, metabolisen oireyhtymän, Alzheimerin taudin, tyypin 1-diabeteksen, autoimmuunisairauksien, myopian (likinäköisyys) sekä astman lisääntyneeseen riskiin.
Auringonvalon tunnetuin hyöty liittynee D-vitamiinin tuotantoon, jonka tiedetään tukevan esimerkiksi luuterveyttä. Vähemmän tunnetuimpiin hyötyihin puolestaan lukeutuu ihon vapauttaman typpioksidin vaikutukset. Typpioksidin nimittäin tiedetään sekä madaltavan verenpainetta että vaikuttavan myönteisesti aineenvaihduntaan. Lisäksi auringonvalolla on suoria vaikutuksia niin immuunijärjestelmään kuin verenkiertoelimistöön.
Liiallinen altistuminen lisää toki ihosyöpäriskiä, mutta sopiva annostus auringonvaloa voi sekä kohentaa hyvinvointia että tarjota lisää laadukkaita elinvuosia. Nykyiset suositukset korostavat tasapainoista auringonottoa, jossa iho altistuu riittävästi valolle, muttei pala. Lisäksi silmät on syytä suojata liialliselta UV-säteilyltä.
Palaan auringonvalon terveyshyötyihin tulevissa työkaluissani. Tämä työkalu keskittyy kuitenkin rutiiniin, jonka avulla saamme auringonvalosta kenties parhaimman hyödyn heti herättyämme. Kyseisen rutiinin keskeiset edut ovat kahdenlaiset:
(1) aamuinen valoaltistus aikaistaa sisäistä kelloamme, jolloin meille syntyy fysiologinen tarve mennä aiemmin nukkumaan
(2) valoaltistus voimistaa mm. kortisolin, epinefriinin, asetyylikoliinin, glutamaatin sekä dopamiinin eritystä heti aamusta – vuorokausirytmin tahdistumisen välityksellä – jolloin olemme vireämpiä, keskittyneempiä ja motivoituneempia pitkälle iltapäivään (Jones, 2005; Saper & Fuller, 2017).
Kun tavoitteemme on optimoida koko päivän fysiologia terveyden ja suorituskyvyn osalta, on tämä aamurutiini yksi vaikuttavimmista. Lähdetään liikkeelle vuorokausirytmin tahdistamisen periaatteista.
Biologinen kellosi se vain tikittää
Vuorokausirytmi on elimistön sisäinen, noin 24 tunnin syklissä tikittävä biologinen kello, joka tahdistaa kehon toimintoja päivän ja yön vaihtelun mukaisesti.
Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että aivomme pyrkivät ennakoimaan fysiologiset tarpeemme ennalta ja tahdistamaan kehomme jokaisen solun toiminnon ihanteelliseksi kutakin ajankohtaa varten. Mikä sitten on ihanteellinen aika kullekin fysiologiselle toiminnolle? Ihmiselle on luontaista olla aktiivinen valoisan aikaan, levätä öisin. Käy siis järkeensä, että vireystilaamme ja lämpötilaamme nostattavien neurokemikaalien eritys tehostuu jo hieman ennen heräämistämme ja jatkuu pitkälle iltapäivään. Iltapäivän vaihtuessa illaksi, väsymystä tukevien hormonien eritys puolestaan lisääntyy.
Lisäksi esimerkiksi ruoansulatuselimistö toimii vuorokausirytmin mukaisesti: glukoosia solujen sisään kuljettavan insuliinin eritys on nimittäin tehokkainta aamulla ja päivällä, kun taas illalla ja yöllä sen toiminta vaimenee. Yhtä lailla suoliston liikkuvuus on vilkkaimmillaan valoisan aikaan, yöllä taas toivomme saavamme nukkua ilman tarvetta toistuville vessakäynneille.
On jopa havaittu, kuinka mielialamme noudattaa tiettyä rytmiä: kontrolloiduissa laboratorio-olosuhteissa mielialamme on näet korkeimmillaan kello 17.00 aikoihin. Ihanteellisessa tilanteessa nykyihmisen jokainen fysiologinen toiminto olisi siis tahdistettu – kuten se tahdistui edeltäjillämme – vuorokausirytmin mukaisesti.
Tästä pääsemme auringonvaloon…
Auringonvalo on nimittäin vuorokausirytmimme tärkein ulkoinen tahdistusmekanismi. Esivanhemmillamme ei ollut rannekelloja, joten biologinen koneistomme oppi hyödyntämään valon vaihteluja fysiologisten toimintojemme optimoimiseksi. Merkitystä ei lopulta ollut sillä, oliko kello nykyisten mittapuiden mukaan seitsemän vai kahdeksan aamulla: kun aurinko nousi, täytyi nousta itsekin, valoa riitti vain rajatun ajan.
Mikään biologiassamme ei ole muuttunut. Yhä nykyään kirkas aamuvalo vaimentaa unihormoni melatoniinin eritystä ja kohottaa kortisolitasojamme. Näin keho herää ja valmistautuu päivän rutiineihin. Päivällä elimistö pysyy aktiivisena ja esimerkiksi lämpötilamme jatkaa nousuaan vielä pitkälle iltapäivään. Iltaa kohden melatoniinin eritys puolestaan lisääntyy, mikä kehottaa elimistöä valmistautumaan uneen. Vuorokausirytmimme pysyykin ihanteellisessa taajuudessa, jos vain johdonmukaisesti sallimme aivojemme vastaanottaa viestin auringon nousuista ja laskuista. Vuosimiljoonien ajan ”valo-pimeä”-syklin ylläpitäminen ei kohdannut haasteita, ilman keinovaloa rytmi tahdistui luontaisesti.
Nykyinen elämäntapamme voi kuitenkin häiritä biologiallemme luontaista vuorokausirytmiä. Sotkemme tätä ihanteellista harmoniaa esimerkiksi väärin ajoitetulla keinovaloaltistukselle, myöhäisillä ruokailuajankohdilla, vuorotyöllä sekä epäsäännöllisellä unirytmillä. Seurauksena on valitettavan usein unihäiriöitä, keskittymisvaikeuksia, aineenvaihdunnan häiriöitä sekä pitkällä aikavälillä lisääntynyt riski sairastua muun muassa metaboliseen oireyhtymään, tyypin 2 diabetekseen, sydän- ja verisuonitauteihin sekä masennukseen (Fishbein ym., 2021; Roenneberg & Merrow, 2016). Ei epäilystäkään, ihanteellisen vuorokausirytmin optimoinen on yksi terveytemme ja suorituskykymme tukipilareista.
Tarvitaan kapellimestari
Auringonvalon vaikutukset vuorokausirytmiin välittyvät pääasiassa silmän verkkokalvon valolle erityisherkkien solujen kautta. Tämä erityinen solutyyppi tunnetaan nimellä ”sisäisesti valoherkät verkkokalvon gangliosolut” (intrinsically photosensitive retinal ganglion cell eli ipRGC). Tuttavallisemmin nämä voidaan nimetä myös esimerkiksi ”melanopsiinisoluiksi”. Melanopsiini tarkoittaa solun pinnalla lymyilevää reseptoriproteiinia, joka reagoi herkästi tiettyyn valon aallonpituuteen, siniseen valoon (noin 400–480 nm). Tämä on juuri se valon aallonpituus, jota aamuinen auringonvalo sisältää runsaasti. On arveltu, kuinka melanopsiinisolut ovat kenties kehittyneet reagoimaan nimenomaisesti siniseen valoon, sillä auringonvalo on heijastunut tässä muodossa veden pinnan alle, muinaisten merieläinten silmiin.
Kun sinistä valoa osuu verkkokalvon melanopsiinisoluihin, solut muuttavat toimintaansa ja lähettävät signaalin hermoimpulssin muodossa retinohypotalamista rataa eli optista hermoa pitkin aivojen suprakiasmaattiseen tumakkeeseen. Suprakiasmaattinen tumake, vaikka on pieni, noin muutaman millimetrin kokoinen alue aivojen hypotalamuksessa, on vuorokausirytmin tahdistamisen kannalta keskeinen: kyseessä on koko elimistön ”keskuskello”, joka kapellimestarin tavoin tahdistaa eri elinten solut tikittämään harmoniassa. Syystä, että suprakiasmaattinen tumake sijaitsee aivojen keskellä, kummankin silmän näköhermojen risteyskohdassa, on tämän alueen helppo kaapata valosta viestiviä signaaleja kummastakin silmästä juuri siinä kohdin, missä silmien näköhermot risteävät vastakkaisille puolille aivoja. Tämä suora reitti mahdollistaa valoinformaation pikakäsittelyn ilman, että tieto täytyy prosessoida ensin visuaalisessa aivokuoressa. (Foster & Kreitzman, 2014; Golombek & Rosenstein, 2010; Hattar ym., 2002).
Huomioitavaa on, kuinka melanopsiinisolut reagoivat valon määrän muutoksiin maltillisesti. Ne nimittäin laskelmoivat lähinnä valon keskimääräistä vaihtelua, eivätkä ”tee liian herkkiä johtopäätöksiä” lyhyiden, väliaikaisten valopoikkeavuuksien perusteella: tästä syystä pikainen altistuminen kirkkaalle valolle keskellä yötä ei ole aivoille välitön viesti aamun alkamisesta, eikä pimeään luolaan astuminen päiväsaikaan tarkoita kutsuhuutoa valmistautua yöpuulle.
Toimintaohje rutiinille
Jotta ihanteelliset vaikutukset vuorokausirytmin tahdistumiseen saavutettaisi, tulisi auringonvalolle altistua sekä riittävän pitkä aika että riittävän pian heräämisen jälkeen. Esimerkiksi aamuisin silmät kannattaa tuulettaa auringonvalossa mielellään puolen tunnin sisällä heräämisestä: mitä nopeammin aivot saavat viestin aamun alkamisesta, sitä paremmin sisäinen kellosi pysyy synkroniassa ympäristön valon ja pimeyden vaihteluiden suhteen.
Miten pitkä valoaltistus riittää? Tämä riippuu täysin valon kirkkaudesta. Toivottujen tahdistamisvaikutusten saavuttamiseksi riittävän kirkas valo – mielellään vähintään 500–1000 luksia – on edellytys (Dautovich ym., 2019; Foster, 2022). Yleisiä luksi-arvoja, joita päivittäisessä elämässä kohtaamme, ovat esimerkiksi kotivalaistuksen 100–500 luksia, toimistovalaistuksen 500–700 luksia, pilvisen päivän 1 000 luksia, auringonnousun tai pilvettömän kevätpäivän 10 000 luksia sekä keskikesän keskipäivän auringonvalon 100 000 luksia (Dautovich ym., 2019).
Auringontäyteisenä aamuna pyri viettämään aikaa ulkona vähintään 15 minuuttia. Pilvisenä päivänä tarvitset puolestaan hieman pidemmän valoaltistuksen, vähintään 20–30 minuuttia. Mitä pilvisempi päivä, sitä pidemmän valoaltistuksen tarvitset. Oikein pilvisenä päivänä voit tähdätä jopa tunnin ulkoiluun heti aamusta. Jos vain mahdollista, jätä aurinkolasit kotiin, valitse mieluummin vaikka lippalakki: aurinkolasit nimittäin filtteröivät luonnonvaloa, jolloin valo ei kykene viestimään yhtä tehokkaasti soluvoimalaitoksillemme aamun alkamisesta. Mitä suojaavammat lasit ovat, sitä voimakkaammin ne blokkaavat auringonvalon eri spektrejä. Myöskään paksun ikkunalasin läpi auringonvalo ei vaikuta yhtä tehokkaasti kuin ulkoilmassa.
Entäpä sitten kodin keinovalaistus? Tyypillisesti kotien keinovalaistus jää kirkkaustasoltaan noin 100–200 luxin arvoihin, eikä digitaalisten laitteiden ruutujen valokaan ylitä tyypillisesti 100 luxin tasoja. Tällaisilla lux-arvoilla ei siis saavuteta läheskään samoja hyötyjä kuin esimerkiksi pilvettömien tai aurinkoisten aamujen 1 000–100 000 luksin altistuksilla (Dautovich ym., 2019). Vaikka meistä ihmisistä on tullut siistejä ”sisäeläimiä”, kehomme biologia toimii edelleen kuin savannin kauneudessa piehtaroineilla esivanhemmillamme.
Vähintä, mitä voit aamuisin tehdä, on välttää jämähtämistä pimeään liian pitkäksi aikaa. Tämä nimittäin on valitettavasti yksi varmimpia tapoja sekoittaa luontainen vuorokausirytmisi. Anna siis valolle mahdollisuus!
*Lisätieto haltuun: kuinka kelloproteiinimme tarkalleen ottaen tikittävät?
Yksityiskohtainen biologinen mekanismi (Takahashi, 2017) solukellojemme tahdistumisen taustalla on kiehtova, mutta monimutkainen. Asiasta kiinnostuneille avaan tuota toimintaa alla hieman yksityiskohtaisemmin.
Lähdetään liikkeelle olennaisimmasta. Solujemme sisäinen kellokoneista ei tikitä viisareilla, mutta se onnistuu silti noudattamaan melko täsmällistä 24 tunnin vuorokausirytmiä: jopa silloinkin, kun emme saa tietoa valonmäärän muutoksista. ”Viisarit” solujemme sisällä ovat proteiineja, joita solukoneistomme valmistaa ja hajottaa tasaiseen tahtiin. Näiden proteiinien kertyminen ja ehtyminen viestii solulle, kuinka paljon aikaa on abouttiarallaa kulunut ja olisiko meidän syytä valmistautua ravinnon hankintaan vai treffeille neiti untuvatäkin kanssa.
Drosophila-suvun hedelmäkärpäset ovat olleet tärkeä malliorganismi tutkittaessa vuorokausirytmin säätelyä. Hedelmäkärpäsillä niin kutsutut ”kellogeenit” tunnetaan nimillä period (PER) ja timeless (TIM). Nämä geenit valmistavat useita proteiineja, joiden määrä soluissa lisääntyy päivän edetessä. Illalla TIM- ja PER-proteiinien määrä on korkealla, jolloin ne signaloivat aivoille tarpeesta käydä nukkumaan. Proteiinikoneisto sammuu yöksi, jolloin TIM- ja PER-proteiinien määrä laskee, kunnes niiden palautuminen lähtötasolle viestii aivoille tarpeesta herätä uuteen päivään. Tämä prosessi takaa, että kärpäsen rytmi pysyy melko täsmällisenä kaiken aikaa, jopa muuttuvissa olosuhteissa. Valo aktivoi TIM-proteiinin kemiallista hajoamista, mikä tarkoittaa sitä, että riittävän valoaltistuksen avulla hedelmäkärpänen voi tahdistaa sisäisen kellonsa ”oikeaan aikaan”.
Ihmisellä on joukko hedelmäkärpäsestä poikkeavia kelloproteiineja, kuten CLOCK-, BMAL1-, PER- ja CRY-proteiinit, mutta niiden toimintaperiaate on sama. Ihmisellä CLOCK- ja BMAL1-proteiinit käynnistävät aamulla PER- ja CRY-proteiinien valmistuksen. Näiden määrä kasvaa päivän mittaan, ja illalla, kun niitä on kertynyt riittävästi, ne estävät CLOCK- ja BMAL1-proteiinien toiminnan. Tämä pysäyttää oman tuotantonsa ja aloittaa uuden syklin, jossa proteiinien määrä vähitellen laskee yön aikana. Tämä palautesilmukka kestää noin vuorokauden ja toimii jokaisessa solussa. Ja koska proteiiniviisareilla tikittävä solukellomme ei ole itsessään riittävän täsmällinen, tarvitsemme – aivan kuten hedelmäkärpänen – ulkoisia vihjeitä, kuten valoa, tahdistamaan kelloa täsmälliseksi.
Lisäluettavaa:
Alfredsson, L., Armstrong, B. K., Butterfield, D. A., Chowdhury, R., de Gruijl, F. R., Feelisch, M., … & Young, A. R. (2020). Insufficient sun exposure has become a real public health problem. International Journal of Environmental Research and Public Health, 17(14), 5014.
Bluyssen, P. (2013). Understanding the indoor environment.
Erem, A., & Razzaque, M. (2021). Vitamin D-independent benefits of safe sunlight exposure. The Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology, 213. https://doi.org/10.1016/j.jsbmb.2021.105957.
Chaput, J. P., Dutil, C., Featherstone, R., Ross, R., Giangregorio, L., Saunders, T. J., … & Carrier, J. (2020). Sleep timing, sleep consistency, and health in adults: a systematic review. Applied Physiology, Nutrition, and Metabolism, 45(10), S232-S247.
Fishbein, A. B., Knutson, K. L., & Zee, P. C. (2021). Circadian disruption and human health. The Journal of clinical investigation, 131(19).
Foster, R. G., & Kreitzman, L. (2014). Circadian Rhythms: A Very Short Introduction. Oxford University Press.
Foster, R. (2022). Life time: the new science of the body clock, and how it can revolutionize your sleep and health (s. 124). Penguin UK.
Golombek, D. A., & Rosenstein, R. E. (2010). Physiology of circadian entrainment. Physiological Reviews, 90(3), 1063–1102.
Hattar, S., Liao, H. W., Takao, M., Berson, D. M., & Yau, K. W. (2002). Melanopsin-containing retinal ganglion cells: architecture, projections, and intrinsic photosensitivity. Science, 295(5557), 1065–1070.
Jones, B. (2005). From waking to sleeping: neuronal and chemical substrates.. Trends in pharmacological sciences, 26 11, 578-86 . https://doi.org/10.1016/J.TIPS.2005.09.009.
Mannan, M., & Al‐Ghamdi, S. (2021). Indoor Air Quality in Buildings: A Comprehensive Review on the Factors Influencing Air Pollution in Residential and Commercial Structure. International Journal of Environmental Research and Public Health, 18. https://doi.org/10.3390/ijerph18063276.
Mead, M. N. (2008). Benefits of sunlight: a bright spot for human health.
Rhee, H., Vries, E., Vries, E., & Coebergh, J. (2016). Regular sun exposure benefits health.. Medical hypotheses, 97, 34-37 . https://doi.org/10.1016/j.mehy.2016.10.011.
Roenneberg, T., & Merrow, M. (2016). The circadian clock and human health. Current biology, 26(10), R432-R443.
Saper, C., & Fuller, P. (2017). Wake–sleep circuitry: an overview. Current Opinion in Neurobiology, 44, 186-192.
Takahashi, J. S. (2017). Transcriptional architecture of the mammalian circadian clock. Nature Reviews Genetics, 18(3), 164-179.
Weller, R. (2016). Sunlight Has Cardiovascular Benefits Independently of Vitamin D. Blood Purification, 41, 130 – 134. https://doi.org/10.1159/000441266.