Trochu historie

Žlutá - zelená. Květy se ráno otevřou a večer zavřou - nevíme, jestli francouzský astronom Jean Jacques d'Ortous de Mairan v roce 1729 zíral na pampeliškovou louku, v každém případě zjistil, že heliotropní rostliny se tak chovají i za stálé tmy. K podobnému výsledku došel v roce 1832 Augustin de Candolle - dokázal, že pohybová aktivita listů mimosy přetrvává i za stálé tmy, navíc otvírání listů začíná každý den o hodinu dříve - důkaz, že biorytmus otvírání listů u mimosy má 23 hodinový cyklus (nikoliv 24 hodinový). Dokonale prezentoval biorytmus u rostlin švédský vědec Carl Linné, který vytvořil živé hodiny z rostlin. Jejich květy se zavíraly a otvíraly v určitou denní dobu, měnily obrazec a ukazovaly čas. První výzkum biorytmů u savců proběhl v roce 1866 - William Ogle zjistil, že tělesná teplota u lidí je časně ráno nejnižší a pozdě večer nejvyšší a dokázal, že tento rytmus není přímo závislý na vlivech vnějšího prostředí.

Biologické hodiny

Biorytmus je cyklické střídání fáze bdělosti a spánku, reprodukčních fází, výměny srsti apod. Nejnovější studie dokazují, že vnitřní hodiny tikají v každé buňce, každé části těla a v celém těle. Tyto jednotlivé hodiny jsou však podřízeny jakémusi hlavnímu budíku, který funguje jako dirigent orchestru - tedy slaďuje všechny biorytmy a synchronizuje je s vnějším prostředím. Pokud bychom tyto hlavní hodiny vyřadili, velmi rychle by došlo k tomu, že by harmonie zmizela, každý „nástroj" by hrál trochu jinak, což by mělo pro zdraví organizmu zničující následky.

Jak tento zvláštní budík vypadá?

Je malinký - asi jako zrnko rýže. Jedná se o shluky několika tisíc neuronů - tzv. suprachiasmatická jádra hypotalamu (SupraChiasmatic Nuclei - SCN), a nachází se přesně nad křížením obou očních nervů. Chod budíku řídí tzv. hodinové geny, které v sobě mají zabudován 24hodinový rytmus a zajišťují vlastní, vrozený běh hodin. Pro synchronizaci tohoto vrozeného biorytmu s vnějším prostředím je nejdůležitějším faktorem světlo, resp. střídání světla a tmy. Světlo prochází na sítnici oka. Odsud jde informace o světle přímo do SCN dráhou, která se nazývá retinohypotalamický trakt. SCN na základě informace o světle dává signál k uvolňování příslušných hormonů - a ty nám zase říkají, zda je čas spánku, jídla nebo aktivity.

Tyto sinusoidní výkyvy stavu mohou trvat milisekundy, hodiny, dny, měsíce i roky. Podle toho rozlišujeme různé biorytmy. Nejdůležitějšími biorytmy u koní jsou cirkadiánní a cirkanuální.

• Cirkadiánní rytmus - jeho cyklus trvá 24 - 28 hodin. (latinsky circa = asi, dies = den)
• Cirkanuální - roční, sezónní rytmus u koní

Cirkadiánní cyklus u koní

Proč 24 hodiny? Země se otočí kolem své osy každých 24 hodin, čímž dává rostlinám a zvířatům vysoce předvídatelný rytmus střídání světla a tmy. Tím je ovlivněna dosažitelnost potravy a aktivita predátorů, proto je logické, že chování a metabolismus většiny organizmů následuje tento 24hodinový rytmus.

U rytmických změn v průběhu dne sledujeme tělesnou teplotu, hladiny melatoninu a kortizolu.

Teplota

Na tělesnou teplotu má vliv fyzická zátěž, příjem potravy i spánek, ale jak vědci zjistili, i za konstantních podmínek teplota následuje biologický rytmus. Nejnižší teplota je v době rozednívání, zatímco nejvyšší naměříme kolem desáté hodiny večer. Teplotní rozdíl činí přibližně jeden stupeň. Křivka tělesné teploty zhruba odpovídá křivce melatoninu - tedy v hlubokém spánku je nejnižší.

Melatonin - spánkový hormon

Jeho křivka je nejvyšší kolem půlnoci, pak klesá až do dvanácté hodiny polední a zase od této doby začíná pozvolna stoupat - za normálního režimu střídání světla a tmy. Biorytmus melatoninu u koní totiž podle posledních studií není řízen z SNC, ale na jeho produkci má silný vliv právě vnější prostředí - světlo/tma (skupina šesti klisen byla ustájena šest dní v normálním režimu světlo - tma a poté 24 hodin v tmavé stáji. Zatímco hladina kortizolu si zachovávala stejný biorytmus v obou režimech, hladina melatoninu podléhala rytmu světlo - tma a v režimu tmavé stáje se hladina melatoninu neměnila, zůstávala vysoká - tedy nepodléhala vnitřním hodinám SNC, ale skutečnosti, že je tma). http://www.jcircadianrhythms.com/content/9/1/3/

Kortizol - stresový hormon

Hormon kortizol je indikátorem stresu, to však neznamená, že je kůň denně stresovaný. Kortizol je důležitý pro výkon a učení. U koní začne strmě stoupat zhruba od šesté ráno (některé prameny uvádí čas mezi 3-4 hodinou ranní), kolem poledne začíná klesat, nejnižší je o půlnoci. Je známo, že koně se nejlépe učí novým cvikům a jsou výkonní mezi 10 - 12 dopoledne. To však neznamená, že nemůžete s koněm pracovat odpoledne nebo navečer - kůň si na tento režim navykne. Jakmile byste však přestali v tuto dobu pracovat, křivka hladiny hormonu se okamžitě vrátí do přirozeného biorytmu. Biorytmus kortizolu dokáží narušit na několik dní zásadní změny v životě koně - odstav hříběte, změna ustájení. Taková situace samozřejmě má vliv na výkon koně. A stejně jako u lidí, dlouhodobě vysoká hladina kortizolu potlačuje imunitu - neustálé prudké změny a výkyvy v režimu koně vedou k narušení zdraví.

Cirkadiánní cyklus a výkon

Výzkum ukazuje, že i svalová tkáň podléhá - sice ne výraznému, ale cirkadiánnímu biorytmu. To znamená, že v určitých intervalech jsou svaly řízením jejich vnitřních hodin optimálně nastavené na trénink. Je to východisko pro další výzkumy týkající se sladění vnitřních hodin a optimální doby tréninku, což by mělo nejen podpořit výkonnost, ale také snižovat riziko zranění. (Circadian regulativ of locomotor aktivity and skeletal muscel gene expression in the horse - Mrtin AM, Elliot JA, Duffy P., Blake CM, Ben Attia S, Katz LM, Browne JA, Gath V, McGivney BA, Hill EW, Murphy BA, 2010)

Noční jízdy

Na soutěžích, které se konají ve večerních a nočních hodinách, byla koním měřena teplota a stanovena hladina kortizolu (Christine Aurich). Výsledky prokázaly, že večerní jízda na biorytmus kortizolu nemá vliv. Proto se nemusíte obávat, že svému koni narušujete přirozený rytmus, když s ním jdete večer pracovat.

Časová pásma

Zajímavým objevem poslední doby je fakt, že na rozdíl od lidí koním nevadí překročit časová pásma. Tzv. pásmová nemoc (angl. jetlag) je podle studie Dr. Dominga Tortonese pro koně dokonce výhodná (Dr. Domingo Tortonese je docentem na veterinární fakultě Univerzity v Bristolu a je odborníkem na biorytmy). Jeho výzkum jetlagu u koní přinesl překvapivý závěr - už první den po příletu kůň podal lepší výkon než v původním místě - a o 14 později se toto zlepšení vrátilo k původní výkonnosti.
Tortonese zkoumal reakci hodinových genů, některých hormonů a chování koní. Dva geny ze čtyřech se už první den po příletu nastavily na správný čas, což odpovídá velmi rychlé reakci, říká Tortoneze. Kromě toho se hned první den srovnala s novým časem hladina melatoninu. Kortizol se však nijak neměnil, což je důkazem toho, že překonávání časových pásem pro koně neznamená stres. Výrazné změny zaznamenalo uvolňování prolaktinu, jehož hladina se výrazně během dne po příletu zvýšila. Tento hormon hraje velkou roli ve výkonu srdce, plic a metabolismu, také má příznivý vliv na mozek - snižuje náchylnost ke stresu. Je možné, že ke zvýšení výkonu koně po jetlagu dojde právě díky zvýšení hladiny prolaktinu. http://www.equinescienceupdate.com/articles/jlbr.html

Když zhasne světlo

Také Tortonese prováděl studii biorytmu koní ve tmě - po dobu deseti dnů. Koně byli krmeni 2x denně, ale v různých časech. Závěr - koně ve tmě se chovají tak, jako kdyby svůj cirkadiánní rytmus vypnuli. Žádný rytmus není. Jakmile se však objeví světlo, okamžitě najedou na svůj původní biorytmus. Tortonese z toho usuzuje, že u koní - na rozdíl od jiných druhů, je cirkadiánní rytmus mnohem slabší. „Jiná zvířata potřebují světlo, aby s ním sladila své vnitřní hodiny. Koně potřebují světlo, aby zformovali svůj cirkadiánní rytmus."

Na druhou stranu je u koní velmi výrazný cirkanuální rytmus související s výměnou srsti nebo reprodukcí. V případě narušení tohoto ročního cyklu trvá regenerace velmi dlouho.

Cirkanuální cyklus

Rozmnožování koní má sezónní charakter s ohledem na dostupnost potravy. Příroda zařídila, aby klisny zabřezávaly od začátku jara do konce léta - časovačem zvýšené produkce příslušných hormonů je produkce melatoninu, potažmo faktor délky světelného dne. Je známo, že i umělé prodloužení světelné fáze dne vede k časnějšímu nástupu říje - zvláště u dostihových koní je vhodné, aby se hříbě narodilo co nejdříve k začátku roku a bylo na první start v dostihu ve dvou letech „co nejvíce dvouleté". Dříve se používaly lampy do každého boxu, ale studie ukázaly, že stačí k prodloužení délky dne běžné svícení ve stáji (pokud to není jen jedna lampa nad vraty). Dr. Barbara Murphy z Univerzity v Dublinu dokonce vytvořila speciální světelnou masku - testování této masky prokázalo časnější nástup ovulace a dokonce zkrácení délky březosti o 14 dnů.

U hřebců se také projevuje sezónní rytmus (zvýšená produkce testosteronu), ovšem nikoliv tak výrazně jako u klisen - a vzhledem k možnosti použití mraženého semena to ani není důležité.

Výměna srsti

Typickým projevem cirkanuálního cyklu je výměna srsti na jaře a na podzim. Míra a načasování růstu zimní srsti je dána vnitřními biologickými hodinami a zde je patrný velký vliv plemenné příslušnosti. I tento parametr lze ovlivnit vnějším časovačem, kterým je především teplota (dekování, ustájení).

Výzkum mechanizmu vnitřních hodin u lidí a u zvířat rozhodně není u konce. Významným přínosem pro budoucí výzkumy je neinvazivní metoda umožňující zkoumat biologické hodiny koní v souvislosti se změnami prostředí prostřednictvím buněk z chlupových folikulů, ze kterých je extrahována RNA, pomocí které jsou identifikovány cirkadiánní 24 hod. oscilace specifických hodinových genů. Jak bylo výše uvedeno, hodinové geny se manifestují nejen v samotných centrálních hodinách (SNC), ale v každé tkáni, každé buňce těla. http://www.jcircadianrhythms.com/content/pdf/1740-3391-10-7.pdf