Potencjalny wpływ rytmu dobowego i rytmu okołorocznego na epidemię otyłości u dzieci w wieku szkolnym / International Journal of Behavioral Nutrition and Physical Activity

badania analizujące sezonowe trendy przyrostu masy ciała u dzieci wykazały, że w USA i Japonii rok szkolny sprzyja poprawie stanu masy ciała (tj. zmniejszeniu wskaźnika masy ciała (BMI), podczas gdy dzieci zwiększają swoje BMI podczas wakacji letnich ze szkoły . Nasze dane zebrane w ciągu 5 lat szkoły podstawowej ujawniły, że nie wszystkie dzieci wykazujące przyspieszony przyrost masy ciała podczas wakacji letnich rozwijają nadwagę lub otyłość; jednak około 18% dzieci zaczyna przechodzić od zdrowej wagi do nadwagi lub otyłości w szkole podstawowej, przy czym większość wzrostów występuje w okresie letnim . Dziewięć procent wykazało to przejście podczas wakacji letnich po przedszkolu, podczas gdy kolejne 9% rozpoczęło się podczas wakacji letnich po 2 klasie, tworząc jasne okno dla działań zapobiegawczych podczas wczesnej szkoły podstawowej. Sezonowy przyrost masy ciała, spowodowany cyklicznymi zmianami w środowisku (tj. zmianami długości i czasu światła dziennego oraz temperatury w ciągu roku) jest powszechny w królestwie zwierząt, gdzie zapewnia ewolucyjną przewagę, poprzez przygotowanie do zimy lub rozmnażanie . Niezależnie od tego, czy sezonowy przyrost masy ciała zapewniał uprzemysłowionym ludziom przewagę, obecnie nadaje ewolucyjną niekorzystną sytuację, przyczyniając się do wzrostu wskaźników nadwagi i otyłości .

tradycyjne podejścia do wyjaśniania sezonowych wahań przyrostu masy ciała skupiły się na różnicach w nawykach żywieniowych i fizycznych podczas zajęć szkolnych i pozaszkolnych (tj. dni szkolnych i weekendów lub wakacji szkolnych) . Hipoteza ustrukturyzowanych dni wyjaśnia przyspieszony letni przyrost masy ciała wykorzystując behawioralną teorię ekonomiczną, aby zrozumieć, w jaki sposób dzieci podejmują decyzje dotyczące alokacji czasu w odniesieniu do zachowań związanych z bilansem energetycznym na ustrukturyzowanych (tj., dni wolne, gdy dzieci nie są w szkole, takie jak weekend lub wakacje szkolne). Hipoteza ta sugeruje, że struktura zapewniona przez rok szkolny wspiera zdrową wagę poprzez obowiązkowe możliwości aktywności fizycznej, regulowany dostęp do zdrowej, zbilansowanej diety, ograniczony czas na siedzący tryb życia poza szkołą oraz spójne, wcześniejsze godziny snu i przebudzenia . W przypadku braku podobnych struktur podczas wakacji letnich dzieci mają większą autonomię w podejmowaniu decyzji związanych z zachowaniami bilansu energetycznego, które mogą obejmować wybór siedzącego trybu życia na bardziej intensywną aktywność fizyczną, bardziej kaloryczne i mniej pożywne pokarmy, a później czas snu i czas przebudzenia . Implicit in this theory is that children are essentially hedonistic and when given the opportunity, they opt for less healthy options. W rezultacie typowe interwencje zapobiegania otyłości skupiły się na POMOCY DZIECIOM w dokonywaniu lepszych wyborów w ramach ograniczeń środowiskowych/społecznych. Niemal wyłączne skupienie się na kontroli wolicjonalnej, opartej na prostym modelu bilansu energetycznego otyłości, nie pozwoliło na lepsze zrozumienie potencjalnych biologicznych i cyklicznych przyczyn przyrostu masy ciała . Artykuł bada rolę chronobiologicznych przyczyn sezonowego przyrostu masy ciała u dzieci i identyfikuje potencjalne strategie behawioralne w celu złagodzenia tych wpływów. Czyniąc to, bierzemy szerszą perspektywę ludzkich systemów biologicznych, badając współzależność zachowań, wymagań społecznych (tj., czas społeczny wynikający z wymagań, takich jak harmonogramy szkoły lub pracy, Działania społeczne, zaangażowanie społeczne, obowiązki i rutyny rodzinne, praktyki rodzicielskie itp.), Zegary dobowe i okołoroczne oraz metabolizm w celu rozważenia potencjalnych mechanizmów, dzięki którym niewspółosiowość tych dziennych i rocznych schematów może przyczynić się do otyłości u dzieci. Postępy w naukach biologicznych muszą informować Nauki behawioralne, aby można było dokonać równoległych komplementarnych postępów.

Chronobiologia, odnosi się do badania rytmów biologicznych, które występują w sposób cykliczny lub okresowy, zapewniając czasową organizację procesów fizjologicznych (na przykład metabolizm) z behawioralnymi wyjściami układu okołodobowego (na przykład sen/Budzenie, jeść/szybko) . Rytmy okołodobowe (to znaczy, dzienne cykle rytmów wewnętrznych) występują w cyklach około 24.2 h, średnio, i są uwięzione lub zsynchronizowane głównie przez ekspozycję na ziemi 24 h światło-Ciemny cykl. Ponieważ nasz cykl dobowy jest nieco dłuższy niż 24 godziny, aby utrzymać 24-godzinny dzień, potrzebny jest stały dostęp z cyklu światło-ciemność. Zegary ciała znajdują się w komórkach, tkankach i narządach w całym ciele i są zorganizowane w sposób hierarchiczny. Na szczycie hierarchii znajduje się zegar centralny znany jako jądro suprachiasmatyczne (SCN) . SCN jest przede wszystkim porywany przez wejścia z cyklu światło-ciemność . Podobnie jak dyrygent orkiestry, SCN wykorzystuje wejścia z cyklu światło-ciemność, aby określić porę dnia i nałożyć porządek czasowy na fizjologiczne funkcjonowanie organizmu, wysyłając sygnały pomiaru czasu do instrumentów ciała lub zegarów obwodowych znajdujących się w całym centralnym układzie nerwowym i ciele, takich jak wątroba, trzustka, mięśnie i tkanka tłuszczowa (tj. tłuszcz) . Zegary obwodowe w organizmie kontrolują procesy fizjologiczne (np. metabolizm, temperaturę ciała, wydzielanie hormonów i reakcje immunologiczne). Sen, aktywność fizyczna i wzorce jedzenia są behawioralne wyjścia zegara dobowego. Czas przyjmowania pokarmu wciąga lub synchronizuje Zegary obwodowe organizmu, aw rezultacie zmiany nawyków żywieniowych (np. jedzenie późno w nocy) mogą prowadzić do niewspółosiowości zegarów centralnych i obwodowych. Optymalne funkcjonowanie zależy od właściwego dopasowania między jasnym i ciemnym cyklu, centralnego zegara okołodobowego (to znaczy, SCN), Zegary obwodowe, i wyjścia behawioralne (na przykład, sen, jedzenie, aktywność) . Social jet lag jest przykładem przewlekłej niewspółosiowości okołodobowej, która powoduje, że wymagania społeczne (np. praca lub szkoła) wymagają, aby ludzie żyli zgodnie z harmonogramem, który nie jest optymalny dla ich rytmów wewnętrznych, co utrudnia zasypianie i budzenie się w społecznie zalecanych godzinach do szkoły lub pracy. Skutkuje to niezaspokojoną potrzebą snu i nagromadzonym długiem snu w dni szkolne lub robocze (np. społeczne opóźnienie jet lag). W dni o mniejszej liczbie obowiązków (np. dni weekendowe), osoby rekompensują to, budząc się później, co może wprowadzić większą zmienność w czasie posiłków, snu i wzorców aktywności. Wynikająca z tego niewspółosiowość między centralnym i obwodowym zegarem organizmu prowadzi do negatywnych skutków zdrowotnych, takich jak otyłość, cukrzyca typu 2, choroby układu krążenia i rak .

istnieje coraz więcej dowodów na to, że niewspółosiowość dobowa jest zaangażowana w przyrost masy ciała i rozwój otyłości . Eksperymenty na zwierzętach wykazały, że nieprawidłowe żywienie (np. jedzenie w biologiczną noc) , dieta wysokotłuszczowa , jet lag i praca zmianowa zakłócają dobowy rytm życia i prowadzą do przyrostu masy ciała. Wśród ludzi dowody dotyczące związku między niewspółosiowością okołodobową a otyłością pochodzą głównie z badań obserwacyjnych. Na przykład praca zmianowa wiąże się ze zwiększonym ryzykiem otyłości, cukrzycy typu 2, zespołu metabolicznego i chorób sercowo-naczyniowych u dorosłych, zwłaszcza długotrwałych pracowników zmianowych . Społeczne opóźnienie jet lag jest również związane z otyłością u dorosłych, a także młodzieży i dzieci . Zespół nocnego jedzenia, zaburzenie odżywiania, które polega na jedzeniu 25% lub więcej dziennych kalorii po wieczornym posiłku, było związane ze zwiększonym ryzykiem otyłości i zmianami w czasie i amplitudzie hormonów metabolicznych, takich jak glukoza, insulina, grelina i leptyna u dorosłych . Wreszcie, w badaniach obserwacyjnych u dorosłych i dzieci zaobserwowano związek między późnym czasem posiłku a przyrostem masy ciała lub otyłością . Ponadto wykazano, że późny czas posiłku wpływa na wyniki odchudzania w interwencjach leczenia otyłości .

Teoretyczne podstawy modelu rytmu okołodobowego i okołodobowego przyspieszonego letniego przyrostu masy ciała
zegar okołoroczny
przyspieszony letni przyrost masy ciała
Biologia leżąca u podstaw związku między zegarem okołorocznym a sezonowym przyrostem masy ciała
niewspółosiowość dobowa i przyrost masy ciała
podsumowanie proponowanego modelu koncepcyjnego
obszary przyszłych badań
implikacje dla zapobiegania i leczenia otyłości u dzieci

Teoretyczne podstawy modelu rytmu okołodobowego i okołodobowego przyspieszonego letniego przyrostu masy ciała

Roenneberg opracował kompleksowy model dotyczący roli niewspółosiowości okołodobowej w rozwoju otyłości i innych warunków zdrowotnych, w którym ilustruje współzależność zegara okołodobowego, zachowania i zdrowia . Te wewnątrzosobnicze czynniki wewnątrz jednostki mają wpływ na dwa elementy ze środowiska: 1) egzogenne sygnały, które synchronizują rytmiczność okołodobową (np. ekspozycja na cykl światło-ciemność) i 2) wymagania społeczne (np., czas szkoły lub pracy, działalność społeczna, zaangażowanie społeczne, obowiązki i rutyny rodzinne, praktyki rodzicielskie itp.). Głównym wkładem naszego modelu do modelu Roenneberga jest propozycja, że zegar okołoroczny, zsynchronizowany przez sezonowe zmiany w Sygnałach środowiskowych (np. cykl światło-ciemność), odgrywa również ważną rolę w wynikach zdrowotnych (np. rozwój otyłości; rys. 1). Proponujemy, aby dzieci wykazywały zdrowy sezonowy wzór przyrostu masy ciała i wzrostu, który jest kontrolowany przez okrągły zegar. Ponadto proponujemy, aby środowisko wakacyjne sprzyjało niewspółosiowości dobowej w oparciu o zmiany wymagań społecznych prowadzące do wzrostu zmienności snu, jedzenia i wzorców aktywności fizycznej oraz ułatwiało przyspieszony letni przyrost masy ciała. Podczas gdy harmonogramy wakacji szkolnych różnią się w czasie i długości na całym świecie, wiele krajów przyjęło kalendarz szkolny agrarny, oferujący dzieciom wakacje letnie trwające około 6-12 tygodni, zwykle występujące w miesiącach od czerwca do sierpnia na półkuli północnej i od grudnia do lutego na półkuli południowej. Stawiamy hipotezę, że współwystępowanie terminu wakacji szkolnych (tj., sprzyjające dobowej niewspółosiowości) w sezonie, w którym dzieci są przygotowywane do przyrostu masy ciała, może zakłócać dziecięce wzorce wzrostu okołorocznego, przyczyniając się do przyspieszonego przyrostu masy ciała i rozwoju otyłości. Aby wesprzeć naszą teorię, przejrzymy literaturę dotyczącą sezonowości u ludzi, sezonowego wzrostu u dzieci i mechanizmów biologicznych, dzięki którym zegar okołoroczny i zegar dobowy mogą wpływać na czas i prędkość przyrostu masy ciała dzieci.

zegar okołoroczny

podobnie jak dobowy rytm dobowy, rytmy roczne są kontrolowane częściowo przez ekspozycję na ziemski cykl jasno-ciemny wynikający z nachylenia ziemi o 23,5° względem jej osi, jej dziennego obrotu i rocznej orbity wokół Słońca, a także z klimatycznych wzorców pogodowych . Efekty tego pochylenia są najbardziej widoczne na skrajnych biegunach. Około przesilenia letniego (21 czerwca) ludzie żyjący powyżej 66,5 ° N w Arktyce doświadczają 24 godzin światła słonecznego, podczas gdy regiony poniżej 66,5 ° s doświadczają 24 godzin ciemności (tj., ich zima) . Na szerokościach geograficznych bliżej równika różnica w długości dnia jest mniejsza w ciągu roku. Pochylenie wpływa nie tylko na długość dnia, ale także na zdolność słońca do ogrzania ziemi. Efekt ocieplenia słońca zwiększa się w obszarach kuli ziemskiej otrzymujących bardziej bezpośrednie promieniowanie słoneczne o każdej porze roku, co również pokrywa się z dłuższą długością dnia, pozwalając na dłuższe ocieplenie i krótszy okres chłodzenia w nocy . Ilość światła dziennego, które otrzymuje dany obszar, może być również określona przez klimatyczne wzorce pogodowe, takie jak pory deszczowe i suche .

w naturalnych warunkach oświetleniowych (tj. bez sztucznego oświetlenia) dorośli wykazują 24-godzinny rytm snu i czuwania, który reaguje na sezonowe zmiany w cyklu światło-ciemność . SCN (tj. zegar centralny) wykazuje plastyczność kodowania tych sezonowych zmian długości światła dziennego, tworząc wewnętrzną reprezentację długości dnia . Informacje o długości dnia są sygnalizowane do szyszynki (tj. obszar mózgu, który uwalnia melatoninę). Długość uwalniania melatoniny, oznaczająca biologiczną noc, zmienia się sezonowo w odpowiedzi na zmiany długości ciemnego okresu ziemi . Dwuscylatorowy model regulacji dobowej sugeruje, że sezonowa adaptacja do cyklu światło-ciemność jest ułatwiona przez dwa oscylatory, jeden uwięziony (tj. zsynchronizowany z sygnałem środowiskowym, takim jak światło) przez zmierzch, kontrolujący początek melatoniny, a drugi uwięziony przez świt kontrolujący przesunięcie melatoniny . Obecność dwóch oscylatorów może tłumaczyć indywidualne różnice w odpowiedzi na sezonowe zmiany długości dnia . W naturalnych warunkach oświetleniowych, w których ciemność jest znacznie dłuższa zimą w porównaniu do lata, dorośli wykazują dłuższe uwalnianie melatoniny zimą w porównaniu do lata. Jednak w przypadku ekspozycji na nowoczesne warunki oświetleniowe, w których ciemne okresy różnią się mniej w zależności od pory roku , dorośli wykazywali brak sezonowości w rytmie melatoniny, prawdopodobnie reprezentując formę cyklicznych zakłóceń, które mogą mieć ważne konsekwencje zdrowotne . Zgodnie z naszą wiedzą żadne z badań nie badało dobowego uwięzienia dzieci w naturalnych i nowoczesnych warunkach oświetleniowych. W rezultacie nie jest jasne, czy dzieciom brakuje sezonowości, tak jak DOROSŁYM; jednak stawiamy hipotezę, że przejście ze środowiska szkolnego do wakacji letnich może być związane ze zmianami ekspozycji na cykl światło-ciemność, które mogą sygnalizować sezonowe zmiany w mózgu.

chociaż nie jest jasne, czy dzieci wykazują sezonowe zmiany melatoniny, istnieją dowody na sezonowość ich wzrostu (tj. wzrostu) i przyrostu masy ciała, co sugeruje endogenny rytm wzrostu i przyrostu masy ciała u dzieci . Kilka ostatnich badań zbadało miesięczne zmiany wzrostu wśród dzieci; jednak kilka badań z końca 1800 roku do połowy 1900 roku sugerują, że dzieci miały tendencję do uzyskania wysokości wiosną i wczesnym latem i przybrać na wadze późnym latem i jesienią . Badanie dzieci niewidomych i widzących mieszkających w południowej Anglii wykazało, że dzieci widzące wykazały maksymalny wzrost między styczniem a czerwcem, podczas gdy okresy maksymalnego wzrostu u dzieci niewidomych były równomiernie rozłożone w ciągu roku . Dostarcza to przekonujących dowodów na to, że sezonowe zmiany w cyklu światło-ciemność mogą przewidywać wzrost u dzieci poprzez wizualne kodowanie długości dnia za pomocą SCN (tj., zegar centralny). Inne badania potwierdziły, że Pory roku, podczas których ekspozycja na światło jest bardziej obfita, zbiegają się ze wzrostem u dzieci widzących . Podczas gdy wpływ cyklu światło-ciemność na przyrost masy ciała nie został przetestowany doświadczalnie, badania obserwacyjne mierzące wagę regularnie (tj. częściej niż bi rocznie) sugerują, że maksymalny wzrost masy występuje zwykle późnym latem i jesienią, gdy dni są długie, ale skracają się . Dalsze badania badające sezonowe wzorce wzrostu wśród dzieci w szkole i tych, które nie uczęszczają do szkoły, wykazały podobne wzorce niezależnie od statusu szkoły . Ogólnie rzecz biorąc, badania te potwierdzają potencjalną rolę zegara okołorocznego uwikłanego w sezonowe wahania światła i ciemności we wzorcach wzrostu dzieci.

przyspieszony letni przyrost masy ciała

ostatnie badania badające czas wzrostu wskaźnika masy ciała u dzieci (tj. BMI, stosunek wzrostu do masy ciała) zaobserwowały również przyspieszony przyrost masy ciała w okresie letnim i wczesną jesienią; wykazano jednak, że ten przyspieszony przyrost masy ciała przyczynia się do wzrostu wskaźników otyłości w szkole podstawowej . Podczas gdy na podstawie naszego 5-letniego badania podłużnego doszliśmy do wniosku, że obesogenic poza szkolnym środowiskiem letnim jest winny tych ustaleń, nasz projekt badania nie pozwolił nam wykluczyć wpływu efektów okołorocznych na wzorce wzrostu dzieci . Wzrost wzrostu wiosną / wczesnym latem oraz wzrost masy ciała późnym latem i wczesną jesienią sugerują utrzymanie BMI, chyba że wzrost wzrostu jest opóźniony lub przyrost masy ciała jest przyspieszony. Konsekwentne niedawne ustalenia dotyczące wzrostu BMI w okresie letnim przyczyniającego się do wzrostu wskaźników otyłości sugerują potencjalny wpływ zakłóceń na normalne wzorce wzrostu w ciągu roku. Potrzebne są dodatkowe badania, aby przetestować te hipotezy w celu wyjaśnienia potencjalnej interakcji między wpływem rytmów okołorocznych, niewspółosiowości okołodobowej i tradycyjnych zachowań związanych z bilansem energetycznym na stan masy ciała dzieci.

Biologia leżąca u podstaw związku między zegarem okołorocznym a sezonowym przyrostem masy ciała

wydatki na energię zmniejszają się podczas snu i w rezultacie może wydawać się sprzeczne z intuicją, że skrócenie snu lub noc biologiczna prowadziłoby do przyrostu masy ciała . Jednak u ludzi noc biologiczna charakteryzuje się wysokim poziomem melatoniny, która odgrywa rolę w czasie utleniania lipidów (tj. wykorzystania energii zmagazynowanej w tkance tłuszczowej) i termogenezy brązowego tłuszczu (tj. konwersji kwasów tłuszczowych i glukozy w ciepło) . Dzień biologiczny u ludzi charakteryzuje się brakiem melatoniny, przyczyniając się do procesów związanych z metabolizmem węglowodanów prowadzących do lipogenezy (czyli tworzenia lipidów) i magazynowania energii w postaci tłuszczu w komórce tłuszczowej . Yin i yang biologicznego dnia i nocy promuje równowagę energetyczną. Melatonina synchronizuje funkcję metaboliczną adipocytów w celu uzyskania wysokiej lipolizy (tj. rozpadu tłuszczu lub lipidów) podczas fazy melatoniny i wysokiej lipogenezy (tj. tworzenia lipidów) podczas braku melatoniny . Melatonina synchronizuje również aktywację białej tkanki tłuszczowej . Wśród chomików syberyjskich, które zimą nie przybierają na wadze, krótkie zimowe dni doprowadziły do dłuższego nocnego uwalniania melatoniny, z większą stymulacją receptorów melatoniny w móżdżku przednim, angażując w ten sposób aktywację białej tkanki tłuszczowej, powodując lipolizę i zmniejszenie sezonowej tłuszczowości . W przeciwieństwie do ludzi, chomiki są zwierzętami nocnymi, a zatem uwalnianie melatoniny jest związane z ich biologicznym dniem, w którym zwierzę jest aktywne i karmi. Brązowienie białej tkanki tłuszczowej wywołane melatoniną (tj., konwersja białej tkanki tłuszczowej do bardziej aktywnej metabolicznie beżowej lub brązowej tkanki tłuszczowej) zwiększa wydatek energetyczny, przekształcając kwasy tłuszczowe i glukozę w ciepło, zwiększając w ten sposób ich aktywność termogeniczną, powodując utratę wagi . Większa aktywacja białej tkanki tłuszczowej ze względu na dłuższe rytmy melatoniny wynikające z dłuższych nocy w zimie, może wyjaśniać, dlaczego dzieci mają tendencję do nie przybierać na wadze w zimie i wykazywać szybszy przyrost masy ciała podczas dłuższych dni lata .

niewspółosiowość dobowa i przyrost masy ciała

chociaż dokładny mechanizm, dzięki któremu chronodisruption prowadzi do przyrostu masy ciała, jest nieznany, chronodisruption spowodowany pracą zmianową lub opóźnieniem jet lag powoduje zmniejszenie produkcji melatoniny . Biorąc pod uwagę rolę melatoniny w bilansie energetycznym, niewspółosiowość dobowa może mieć ważne konsekwencje metaboliczne z powodu desynchronizacji procesów zaangażowanych w optymalny bilans energetyczny . U ludzi nawet krótkotrwałe niewspółosiowość rytmów okołodobowych z zachowaniami snu / czuwania i szybkiego / karmienia powodowała zwiększenie aktywności poposiłkowej (tj., po jedzeniu) glukoza i insulina, zmniejszenie leptyny i odwrócenie rytmu kortyzolu, tak że kortyzol był wysoki na początku snu, a nie po przebudzeniu, co sugeruje, że nawet krótkotrwałe niewspółosiowość może powodować zakłócenia rytmów związanych z bilansem energetycznym .

oprócz snu, letnie zmiany wzorców odżywiania i aktywności fizycznej mogą również powodować niewspółosiowość dobową związaną ze zwiększoną tłuszczowością, pośredniczoną przez mylenie rytmów behawioralnych z rytmami endogennymi . Niewspółosiowość zachowania z rytmami endogennymi wiąże się ze zmianami w metabolizmie i rozwoju otyłości . Wykazano, że aktywność fizyczna przyspiesza dobowy zegar, prawdopodobnie dlatego, że ćwiczenia zwiększają amplitudę rytmów dobowych i homeostatycznych w ciągu dnia, takich jak temperatura ciała, pobudzenie i skłonność do snu, co prowadzi do szybszej akumulacji ciśnienia snu (tj. Tak więc wzrost aktywności fizycznej może sprzyjać wcześniejszemu spaniu u dzieci. Aktywność fizyczna może również wpływać na zegar centralny, maksymalizując ekspozycję na światło zewnętrzne, ponieważ czas na zewnątrz wiąże się ze zwiększoną aktywnością fizyczną , co ułatwia synchronizację wewnętrznych zegarów ze środowiskiem zewnętrznym. Ponadto, istnieje coraz więcej dowodów na to, że żywność synchronizuje Zegary obwodowe, takie jak wątroby, trzustki i jelit . Ponieważ ludzie wykazują dobowy rytm wykorzystania glukozy z bardziej efektywnym wykorzystaniem glukozy rano ze względu na lepszą wrażliwość na insulinę , a następnie gorsze wykorzystanie glukozy i niewrażliwość na insulinę wieczorem, jedzenie później w ciągu dnia powoduje ostrą ekspozycję na wyższe poziomy glukozy we krwi poposiłkowej, z negatywnymi skutkami utrzymującymi się następnego ranka . Ponadto skrócony czas snu jest związany ze zmianą rytmu melatoniny, co powoduje wysoki poziom melatoniny rano po przebudzeniu i zjedzeniu porannego posiłku podczas biologicznej nocy , co odzwierciedla niewspółosiowość zegarów centralnych i obwodowych. Długotrwała dysregulacja poziomu glukozy może prowadzić do zmian w spożyciu i przechowywaniu kalorii , które również przypisano skróceniu czasu snu, co sugeruje, że nieprawidłowy czas jedzenia i wzorce snu/czuwania z endogennymi rytmami mogą zwiększać ryzyko cukrzycy typu 2 i prawdopodobnie otyłości .

podsumowanie proponowanego modelu koncepcyjnego

biorąc pod uwagę wszystkie te ustalenia, przedstawiamy model koncepcyjny zilustrowany na Fig. 1. Proponujemy, aby wszystkie dzieci wykazywały sezonową rytmiczność w swoich wzorach wzrostu i masy ciała, które są zsynchronizowane przez ekspozycję na ziemski sezonowy cykl światło-ciemność. Dłuższy czas wydzielania melatoniny w zimowe noce może być związany z wolniejszym przyrostem masy ciała w zimie, podczas gdy przyspieszony przyrost masy ciała u dzieci w lecie może być spowodowany krótszym czasem wydzielania melatoniny (tj., ze względu na krótsze letnie noce). Proponujemy, aby większe zmiany w zapotrzebowaniu społecznym dzieci w okresie wakacji letnich mogły prowadzić do późniejszej i bardziej zmiennej pory snu, większej ekspozycji na sztuczne oświetlenie w nocy, późniejszej i bardziej zmiennej pory posiłków oraz zmniejszonej aktywności fizycznej. Zmienność tych przecinających się rytmów dobowych może przyczynić się do zacierania rytmiczności okołodobowej, co może dodatkowo zmniejszyć ilość melatoniny, na którą dzieci są narażone w okresie letnim (tj. okołoroczne zaburzenia rytmu), przyczyniając się w ten sposób do przyspieszonego przyrostu masy ciała w sposób sprzyjający rozwojowi nadwagi lub otyłości podczas wakacji letnich.

obszary przyszłych badań

chociaż istnieją dowody na to , że wzrost dzieci wykazuje wzór sezonowy (uwikłany w cykl jasno-ciemny), znaczenie zegara okołorocznego dla wzrostu dzieci i szerzej zdrowia ludzkiego jest stosunkowo nieznane. Badania są potrzebne do określenia sygnałów środowiskowych, które synchronizują rytmy okołoroczne u dorosłych i dzieci (tj., wydłużenie lub skrócenie długości dnia, zmiana czasu wschodu lub zachodu Słońca, zmiany natężenia światła i temperatury) oraz zmiany rytmów okołorocznych w zależności od klimatu i lokalizacji geograficznych. Badanie rocznych rytmów u ludzi jest trudne ze względu na niezdolność do narażenia ludzi na eksperymentalnie kontrolowane harmonogramy świetlne przez cały rok. Możliwe jest jednak manipulowanie wskazaniami środowiskowymi w celu określenia istotnych synchronizatorów rytmów rocznych na różnych etapach rozwoju. Na przykład jedno z badań wykazało, że terapia światłem w okresie zimowym powoduje wzrost wzrostu u dorastających mężczyzn w tym samym okresie, w sezonie, w którym zwykle nie występuje wzrost . Podobne badania można przeprowadzić w celu zbadania przyrostu masy ciała. Spodziewalibyśmy się, że terapia światłem spowoduje zmianę rytmu okołorocznego wzrostu naznaczonego wcześniejszym czasem zwiększonej prędkości wzrostu, a następnie wcześniejszym początkiem zwiększonej prędkości ważenia. Ponadto wiele z tego, co wiadomo o ludzkiej sezonowości i wciągnięciu w naturalne i sztuczne nowoczesne oświetlenie, pochodzi z badań z dorosłymi . Dzieci wydają się być bardziej wrażliwe na światło ze względu na bardziej przezroczyste soczewki oczne i większe źrenice . W rezultacie potrzebne są badania, aby zrozumieć, w jaki sposób systemy dobowe dzieci, a zwłaszcza rytmy melatoniny reagują w naturalnych warunkach oświetleniowych (tj. na kempingu) i nowoczesnych warunkach oświetleniowych w różnych porach roku, lokalizacjach geograficznych oraz w środowiskach szkolnych i wakacyjnych. Ponieważ dzieci są bardziej wrażliwe na działanie światła, mogą być w stanie utrzymać rytm okołoroczny, nawet gdy dorośli nie. Również charakter środowiska szkolnego i szkolnego może się różnić na tyle od typowego dorosłego pracownika biurowego, że może wpływać na ich rytmy okołoroczne w Nieznany sposób. Chociaż nie jest jasne, w jaki sposób nowoczesne środowisko oświetleniowe wpływa na wzrost dzieci, ostatnie badania sugerują, że obecne środowisko sprzyja przyspieszonemu przyrostowi masy ciała w lecie, co z kolei przyczynia się do wysokiego wskaźnika otyłości dzieci.

aby zbadać stopień, w jakim przyspieszony wzrost BMI w okresie letnim jest związany z wpływami dobowymi lub okołorocznymi, eksperymentalne badania laboratoryjne byłyby idealne. Istnieje jednak wiele praktycznych i etycznych względów, które mogą ograniczyć ich wykonalność wśród dzieci. Tak więc modele zwierzęce mogą być używane do testowania aspektów naszej hipotezy, takich jak wpływ niewspółosiowości okołodobowej na sezonowy przyrost masy ciała. Badania obserwacyjne mierzące sen dzieci, aktywność fizyczną, wzorce odżywiania, ekspozycję na światło i wzrost w ujęciu miesięcznym oraz w różnych lokalizacjach geograficznych i kulturach mogą zbadać związki między tymi czynnikami. Badania obserwacyjne będą miały zasadnicze znaczenie dla zbadania, czy rytmy okołoroczne w rozwoju dzieci różnią się płcią, pochodzeniem etnicznym, wiekiem i statusem pokwitania. Takie badania mogą prowadzić do ważnych odkryć dotyczących etiologii zdrowego wzrostu i otyłości u dzieci, a także skuteczniejszych narzędzi interwencyjnych.

w rzeczywistości nie zaobserwowano letniego przyrostu masy ciała u wszystkich dzieci, a krytyczne czynniki indywidualne pozostają słabo poznane. Możliwe, że wpływ czasu trwania melatoniny na wzrost jest zależny wyłącznie od zegarów dobowych; jednak nie zostało to jeszcze zbadane. Wreszcie nasza teoria letniego przyrostu masy ciała nie ma na celu zastąpienia centralnej roli diety i aktywności fizycznej, ale proponuje dodatkowe elementy do zrozumienia zmian masy ciała, które nie są rozliczane wyłącznie wolicjonalnym wzrostem lub spadkiem diety i aktywności fizycznej.

implikacje dla zapobiegania i leczenia otyłości u dzieci

niewspółosiowość dobowa i okołoroczna spowodowana zmianami w czasie ekspozycji na światło, harmonogramów snu/czuwania i wzorców odżywiania wydają się być czynnikami krytycznymi dla niezdrowego przyrostu masy ciała . Interwencje zapobiegania otyłości behawioralnej ukierunkowane na pozaszkolne środowisko wakacji letnich mogą zatem korzystać z promowania optymalnego zdrowia okołodobowego w okresie letnim poprzez zachęcanie do spójnego czasu snu w obu zaplanowanych (np. szkoła) i dni wolne, optymalny czas snu, ograniczenie ekspozycji na sztuczne światło wieczorami, zachęcanie do ekspozycji na światło w ciągu dnia, szczególnie rano, zachęcanie do aktywności fizycznej (w celu zwiększenia wieczornego zmęczenia), promowanie nocnego postu poprzez ograniczenie spożycia jedzenia wieczorem i utrzymywanie stałych schematów posiłków . Możliwe jest, że zmiany behawioralne związane z ekspozycją na światło mogą być bardziej akceptowalne lub łatwe do wdrożenia niż zalecenia dotyczące zmniejszenia spożycia kalorii i zwiększenia aktywności fizycznej, zwiększając w ten sposób wskaźniki przestrzegania interwencji.

potencjalny wpływ rytmu dobowego i rytmu okołorocznego na epidemię otyłości u dzieci w wieku szkolnym