Чи стежить ембріон за часом?

Зазвичай, коли мова йде про біологічний годинник людини, першим, що спадає на думку, є поділ на так звані хронотипи –  “жайворонків” (ранковий тип), “сов” (вечірній тип) та “голубів” (проміжний тип). Вони вказують на індивідуальні біологічні схильності організму до певного режиму сну та неспання, що впливає на час пробудження, засинання, піки бадьорості та загальну продуктивність протягом доби (циркадні ритми). На нього значною мірою впливає генетична складова. Окрім сну, хронотип впливає на апетит, температуру тіла та загальну фізичну активність. Його можна визначити шляхом спостереження за своїм самопочуттям протягом доби, а також проходженням відповідних тестувань, де детально описані різноманітні варіанти хронотипів, яких існує значно більше, ніж вищезгадані. Розуміння свого хронотипу допомагає оптимізувати робочий графік, планувати діяльність із максимальною продуктивністю та зменшити втому.

Про те, як організований внутрішній годинник людини та чи слідкують за ембріони за часом, детально розповімо у цій статті.

Що таке центральний (SCN) та переферійний годинники?

Циркадні ритми є надзвичайно важливою характеристикою живих організмів. Можна вважати їх спеціальною програмою, яка допомагає їм правильно і точно виконувати життєво важливі функції, відповідно до циклічних змін навколишнього середовища. Живі істоти наділені системою біологічних годинників, які вимірюють час 24 години на добу. Її назвивають циркадною системою синхронізації. У ссавців головним “диригентом” у цій справі є центральний годиннику (SCN), чий центр управління розташовується у надперехресному (супрахіазматичному) ядрі гіпоталамусу  (Рис.1) [1]. Це ядро відповідає за синхронізацію внутрішнього годинника з добовим циклом світла та керує виділенням мелатоніну в епіфізі.

Рис.1. Будова центральної системи синхронізації. Центральний годинник (SCN) – головний керівник. Він отримує світлові сигнали через сітківку ока, обробляє їх та задіюючи специфічні сигнальні шляхи, керує переферійними годинниками. Переферійні або молекулярні годинники присутні у кожному органі та клітині нашого організму. Для організму є важливою їхня злагодженість роботи із центральним годинником

Роботі центрального годинника підпорядковуються переферійні або молекулярні годинники, які є у кожній тканині нашого тіла. Вони функціонують завдяки спеціальним генам (Clock) — Bmal-1, Clock, Per1-2 та Cry1-2 [2]. Складна взаємодія між центральним та переферійними годинниками запускає циклічні процеси, що допомагають клітинам працювати злагоджено. Завдяки цьому вони “знають”, коли активніше ділитися, відновлюватися чи “відпочивати”. Тобто навіть на найменшому, невидимому для людського ока, рівні наше тіло живе у ритмі доби — так само, як і ми самі.

Як гормони стресу впливають на роботу центрального годинника та фертильність?

Крім світлових сигналів, на внутрішній годинник впливають гормони, зокрема глюкокортикоїди (ГК) — гормони стресу, що виробляються наднирниками. Вони допомагають організму синхронізувати біологічні ритми, але підвищений рівень ГК через стрес або ліки може негативно впливати на репродуктивну систему. ГК знижують вироблення гормонів, що стимулюють роботу яєчників і яєчок, пошкоджують тканини яєчників і матки, зменшують якість яйцеклітин, ускладнюють імплантацію ембріона, а також можуть впливати на плаценту та розвиток плода. Тобто тривалий високий рівень стресових гормонів може порушувати нормальний цикл яєчників і знижувати шанси на успішне зачаття  (Рис.3) [3,4].

Рис.3. Безпліддя пов‘язане з незбалансованим рівнем глюкокортикоїдів (ГК). Взаємозв’язок між циркадними ритмами та рівнем ГК може бути як причиною, так і наслідком жіночого та чоловічого факторів безпліддя

Чи є у ембріона власний “годинник”?

Дослідження показують, що гени годинника (Clock–genes) виявлені в ооцитах і присутні на ранніх стадіях розвитку ембріона [2]. Це означає, що клітини ембріона можуть “відстежувати час” своїх поділів і подальшої диференціації. Існує припущення, що робота цього молекулярного годинника може впливати на успішність імплантації та подальший розвиток ембріону. Порушення циркадних ритмів вливає перешкоджає нормальній секреції ключових факторів імплантації, які походять від матки, що, в свою чергу, може негативно вплинути на імплантацію ембріона  (Рис.4) [5].

Рис.4. Порушення циркадних ритмів може впливати на секрецію ключових факторів імплантації, які мають маткове походження, що може погіршувати успішність імплантації ембріону. Зокрема, ці порушення впливають на: 1) рецептивність матки та адгезію бластоцисти та 2) децидуаліацію (процес перетворення ендометрію на децидуальну оболонку, що формує частину плаценти) та інвазію трофобласта (частини бластоцисти, яка в майбутньому сфлормує плаценту). 

Коли формується власний хронотип людини?

Власний хронотип людини починає формуватися вже в перші місяці життя, а до підліткового віку стає більш вираженим: багато молодих людей набувають схильності до пізнішого сну (“сови”), тоді як із віком він часто зміщується до ранкового типу (“жайворонки”). Хронотип може змінюватися протягом життя під впливом генетичих чинників, рівня гормонів, соціальних умов та звичок, а добре налагоджений режим сну може сприяти його адаптації.

Чи варто планувати пункцію або ембріотрансфер за біологічним годинником ембріона?

Поки що не існує єдиних міжнародних стандартів, які б регламентували проведення процедур ЕКЗ залежно від часу доби. Однак науковці все частіше звертають увагу на хронобіологію в репродуктивній медицині.

Теоретично, якщо ембріон має власний ритм, то проведення ембріотрансферу у відповідний “біологічний час” може збільшити шанси на успішну імплантацію. Проте для підтвердження цієї гіпотези необхідне проведення масштабних клінічних досліджень.

Роль мелатоніну та інших препаратів у “регулюванні часу” – що показують дослідження?

Мелатонін — головний гормон, який сигналізує організму про настання темного часу доби. Його роль у репродуктивній системі активно вивчається. На сьогоднішній день вже відомо, що він:

• у фолікулярній рідині впливає на якість яйцеклітин і знижує рівень окисного стресу [6],
• бере участь у регуляції генів годинника в клітинах ембріона [7],
• кілька клінічних досліджень вказують на можливу користь додаткового прийому мелатоніну у жінок із безпліддям, хоча доказів ще недостатньо для офіційних рекомендацій [8].

Крім мелатоніну, увагу дослідників привертають вітамін D, антиоксиданти та певні харчові фактори, здатні впливати на циркадні механізми.

Висновки

• Біологічний годинник — це універсальний механізм, який керує життям клітин і цілого організму. Головний “диригентом” у нашому організмі є центральний годинник, центр упрапління ним розміщений у гіпоталамусі. Центральному годиннику підпорядковуються переферійні (“місцеві”) годинники, які присутні у кожному органі та тканині нашого тіла.
• Як показують сучасні дослідження, ембріони також мають ознаки власного молекулярного годинника, і його робота може впливати на їхній розвиток та успішність імплантації. Поки що медицина перебуває лише на початку вивчення цих процесів.
• Мелатонін відіграє важливу роль у підтримці якості яйцеклітин та розвитку ембріонів.
• Якісний сон та правильний світловий режим матері позитивно впливають на вагітність.
• У майбутньому планування процедур ЕКЗ з урахуванням біологічного часу може стати частиною персоналізованої медицини.

Дбайливе ставлення до свого ритму сну та неспання є важливою частиною турботи про репродуктивне здоров’я.

Список використаних джерел

1. https://www.researchgate.net/publication/341314610_Transcriptional_Control_of_Circadian_Rhythms_and_Metabolism_A_Matter_of_Time_and_Space –
2. Seron-Ferre M, Valenzuela GJ, Torres-Farfan C. Circadian clocks during embryonic and fetal development. Birth Defects Res C Embryo Today. 2007 Sep;81(3):204-14. doi: 10.1002/bdrc.20101. PMID: 17963275
3. Sciarra, F., Franceschini, E., Campolo, F., Gianfrilli, D., Pallotti, F., Paoli, D., Isidori, A. M., & Venneri, M. A. (2020). Disruption of Circadian Rhythms: A Crucial Factor in the Etiology of Infertility. International journal of molecular sciences, 21(11), 3943. https://doi.org/10.3390/ijms21113943
4. Caba, M., González-Mariscal, G., & Meza, E. (2018). Circadian Rhythms and Clock Genes in Reproduction: Insights From Behavior and the Female Rabbit’s Brain. Frontiers in endocrinology, 9, 106. https://doi.org/10.3389/fendo.2018.00106
5. Kuznyetsov, V., Madjunkova, S., Abramov, R., Antes, R., Ibarrientos, Z., Motamedi, G., Zaman, A., Kuznyetsova, I., & Librach, C. L. (2020). Minimally Invasive Cell-Free Human Embryo Aneuploidy Testing (MIPGT-A) utilizing combined spent embryo culture medium and blastocoel fluid –Towards development of a clinical assay. Scientific Reports, 10(1). https://doi.org/10.1038/s41598-020-64335-3
6. Tong, J., Sheng, S., Sun, Y., Li, H., Li, W., Zhang, C., & Chen, Z. (2017). Melatonin levels in follicular fluid as markers for IVF outcomes and predicting ovarian reserve. Reproduction, 153(4), 443-451. Retrieved Sep 22, 2025, from https://doi.org/10.1530/REP-16-0641
7. Ivanov, D. O., Evsyukova, I. I., Mazzoccoli, G., Anderson, G., Polyakova, V. O., Kvetnoy, I. M., Carbone, A., & Nasyrov, R. A. (2020). The role of prenatal melatonin in the regulation of childhood obesity. Biology, 9(4), 72. https://doi.org/10.3390/biology9040072
8. Diallo, A.B.; Coiffard, B.; Desbriere, R.; Katsogiannou, M.; Donato, X.; Bretelle, F.; Mezouar, S.; Mege, J.-L. Disruption of the Expression of the Placental Clock and Melatonin Genes in Preeclampsia. Int. J. Mol. Sci. 2023, 24, 2363. https://doi.org/10.3390/ijms24032363
9. Rijo-Ferreira, F., Takahashi, J.S. Genomics of circadian rhythms in health and disease. Genome Med11, 82 (2019). https://doi.org/10.1186/s13073-019-0704-0