Vuorokausirytmi & riittävä fyysinen aktiivisuus ovat erittäin tärkeitä asioita elimistön terveyden kannalta. Mutta onko sillä väliä vuorokausirytmin kannalta, mihin aikaan harjoittelee? Onko jonain tiettynä aikana parempi treenata kuin toisena? Tämä kirjoitus selvittää vastauksen tähän.
Aiemmissa kirjoituksissa (1, 2) on käyty läpi elimistön vuorokausirytmin optimoinnin tärkeyttä terveyden ja toimintakyvyn kannalta, niin sanotun sisäisen kellon toimintamekanismeja sekä vuorokausirytmin tahdittamista valon avulla. Valon lisäksi liikunnan ajoituksella voidaan vaikuttaa vahvasti sisäiseen kelloon ja siten edistää terveyttä optimaalisen vuorokausirytmin kautta (3). Tämä kirjoitus tarjoaa vastauksia siihen, kuinka liikunta vaikuttaa elimistömme sisäiseen kelloon ja mihin aikaan harjoittelu on otollista elimistön vuorokausirytmin kannalta.
Lyhyt teoria: Miksi sisäistä kelloa täytyy säätää valon, liikunnan ja ravinnon avulla?
Elimistön sisäisen kellon vuorokausirytmi on ideaalitilanteessa tismalleen 24 tunnin mittainen, päivittäisesti tasainen sekä valo-pimeärytmin ja sosiaalisten vaatimusten (esim. herääminen töihin) mukaan samassa tahdissa. Näin esimerkiksi elimistön solujen kasvu- ja korjausprosessit, aineenvaihdunta, hormonaalinen toiminta, puolustusjärjestelmän toiminta sekä kognitiivinen toiminta ajoittuvat ja toimivat oikein, ja elimistön kaikki solut ja kudokset ovat tahdissa keskenään (4, 5, 6, 7).
Tasainen rytmi tulee mahdolliseksi oikein ajoitettujen, niin sanottujen aikamerkkien (valo, liikunta, ravinto) avulla. Näiden avulla sisäinen kello kalibroidaan päivittäin toimimaan oikeassa tahdissa (8). Kalibrointia tarvitaan, koska sisäisellä kellolla on taipumus jätättää, eli ilman mitään vihjeitä ympäristöstä sen vuorokausisykli on suurimmalla osalla ihmisistä yli 24 tuntia (9). Tämän lisäksi nykyelämässä on helppo saada kelloa myöhäistäviä vihjeitä, esimerkiksi altistumalla iltaisin keinotekoiselle valolle (10) tai harrastamalla liikuntaa sellaiseen aikaan, joka saa sisäisen kellon jätättämään (11). Rytmin häiriintyminen on nykyään melko yleistä, eikä pelkästään vuorotyöntekijöillä. Laajaan dataan (josta suurin osa Euroopan kansalaisia) perustuvan tutkimuksen mukaan noin 70 % työssäkäyvistä ihmisistä kohtaa vähintään tunnin vaihtelua tyypillisessä arjessa (12). Tämä on myös yleistä yliopisto-opiskelijoiden keskuudessa. Eräässä yliopistossa 60 % opiskelijoista on todettu kokevan vähintään 30 min vaihtelua (13). Podcastissamme Timo Partonen huomautti, että tuntikin on iso aika sisäisen kellon toiminnan kannalta, ja vähäisempikin (esim. 1–2h) vaihtelu työ-, koulu- ja vapaapäivien välillä korreloi terveyshaittojen (14, 15, 16, 17) ja matalamman akateemisen suoriutumistason (18, 19, 13) kanssa.
Epätasainen tai epäotollisesti ajoittunut rytmi on itsessään ongelma elimistön kuormittumisen ja toiminnan kannalta – tällöin esimerkiksi solut, kudokset, aineenvaihdunta ja hormonitoiminta toimivat ikään kuin ”väärään aikaan” (1). Käytännössä tämä näyttäytyy muun muassa päivittäisenä väsymyksenä, huonompana keskittymiskykynä ja vaikeuksina saada unta (20, 8, 21). Kroonistuessaan rytmin jatkuva häiriintyminen voi selittää osaltaan esimerkiksi uniongelmia, mielenterveysongelmia, aineenvaihdunnallisia sairauksia, sydän- ja verisuonitauteja jne. (3).
Miten voidaan välttää epätasainen rytmi?
Se, että kello itsessään jätättää ja se, että nykymaailmassa on helppo saada kelloa myöhästäviä vihjeitä ja vieläpä yhteiskunnan rytmi suosii aamulla aikaisin heräämistä, tarkoittaa lähtökohtaisesti seuraavaa: päivittäin kannattaisi tehdä toimenpiteitä, jotka poistavat sisäisen kellon jätätystä ja välttää toimia, jotka myöhäistävät kelloa. Ideaalitilanteessa aikamerkit säätävät kellon lähelle tasan 24 tunnin rytmiä, joka toistuu päivittäin. Tämän lisäksi rytmiä voi usein olla tarve aikaistaa, ja tietyissä tilanteissa myös myöhäistää. Liikunta on tehokas työkalu näitä lopputulemia varten.
Siispä optimaalista elimistön toimintaa varten valon, liikunnan, sekä ravinnon ajoituksella halutaan ”lukita” tietty rytmi, joka toistuu päivästä toiseen samanlaisena. Näin elimistön sisäinen rytmi pysyy tasaisena päivästä toiseen, joka taas mahdollistaa niin fysiologisen kuin psykologisen optimaalisen toiminnan – tämä näkyy esimerkiksi parempana keskittymisenä, päätöksentekoina, aineenvaihdunnallisena toimintana, hormonaalisena toimintana, immuunijärjestelmän toimintana, suorituskykynä jne.
Kello voidaankin säätää helposti toimimaan oikein. Tämä onkin ehkä helpoin ja suhteessa “vaivan” määrään, ja saatuihin hyötyihin, erittäin vaikuttava hyvinvoinnin eteen tehtävä toimenpide. Ensisijaisin asia on säätää aamun valoaltistus oikea-aikaiseksi, kuten aiemmassa blogissa Tapio käsitteli. Seuraavaksi lyhyt katsaus lihasten vuorokausirytmiä säätelevien kellogeenien toimintaan, ja sitten tarkastellaan vuorokausirytmin säätämistä liikunnan avulla.
Lihasten vaikutus sisäiseen kelloon
Kuten kaikissa soluissa, myös lihaksissa on niin sanottuja kellogeenejä, jotka toimivat tarkan vuorokausirytmin mukaan. Lihaksissa tapahtuukin päivän mittaan erilaista fysiologista ja biokemiallista vaihtelua, joka optimoi solutason toimintojen ajoitusta (22). Lihasten toiminnan kannalta kellogeenit ovat erittäin tärkeitä – ne näyttäisivät säätävän esimerkiksi lihasten aineenvaihduntaa, rakennetta ja toimintaa (22), ennakoivat aktiivisuutta sekä lepoa ja synkronoituvat kellon avulla toimimaan optimaalisesti muiden kudosten kanssa parantaen esimerkiksi suorituskykyä (23, 3, 24). Näiden lisäksi, tärkeänä tekijänä ne säätävät koko elimistön sisäisen kellon toimintaa ja siten vuorokausirytmiä (3). Luurankolihakset koostavat noin 45 % kehomme massasta ja sillä on erittäin tärkeitä rooleja elimistön terveyden kannalta esimerkiksi aineenvaihduntaan liittyen (23). Tämä korostaa lihasten kellogeenien ajastuksen roolin tärkeyttä elimistön optimaalisessa toiminnassa.
Kuva 1. Lihaskellon toiminta yksinkertaistetusti, ja muutamia sen tehtäviä. Solutasolla lihassolujen toimintaa kontrolloi noin 24 tunnin mittainen proteiinien muodostamisen ja hajottamisen rytmi, joita kellogeenit (mm. kuvan BMAL1 ja CLOCK) ohjaavat.
Liikunta toimii siis elimistölle aikamerkkinä, joka pystyy vaikuttamaan sisäiseen kelloon vahvasti (3). Toisin kuin valon kohdalla, liikunta ei näytä vaikuttavan suoraan ”keskuskelloon” eli aivojen suprakiasmaattiseen tumakkeeseen, vaan sisäisen kellon tahdittuminen näyttää tulevan suoraan lihasten omien kellojen kautta, jotka luultavasti signaloivat aivoille ja muulle keholle tästä viestistä (25, 3).
Fysiologisella mekanismitasolla syy sille, miksi liikunta toimii sisäistä kelloa säätävänä tekijänä ei ole vielä täysin selvillä, mutta on ehdotettu, että tämä liittyisi esimerkiksi lihassupistusten aikana lihaksista erittyvien myokiinien toimintaan (3). Myokiinien oletetaan ikään kuin kertovan elimistölle milloin lihakset ovat aktiivisia, synkronoiden lihasten toiminnan suhteessa muihin elimistön toimintoihin (26).
Liikunnan vaikutus vuorokausirytmiin
Mihin aikaan liikkumalla on sitten vaikutusta sisäiseen kelloon? Youngstedt ym. 2019 onnistuivat laadukkaassa, hyvin kontrolloidussa ja tämän hetken ainoassa parhaalla tutkimusmenetelmällä tehdyssä tutkimuksessa määrittämään näitä kellonaikoja luotettavasti (11). Tutkimuksessa tutkittavat harrastivat tunnin kestoisen vakioidun keskitehoisen kestävyysliikuntasuorituksen päivän mittaan* kuuteen eri aikaan: joko klo 07, 10, 13, 16, 19, 22. Kerättyjen vuorokausirytmin siirtymisestä kertovien näytteiden perusteella voitiin määrittää kelloa myöhäistävät tai aikaistavat kellonajat, jotka näkyvät alla kuvassa.
Kuva 2. Liikunnan ajoituksen vaikutukset sisäiseen kelloon, kuva tehty Youngstedt ym. 2019 tulosten pohjalta. Vaikutukset ovat suhteessa henkilön heräämisaikaan, kuvaten henkilöä, jonka heräämisaika on klo 07:20 ja nukkumaanmenoaika oletetusti 22-24 välissä.
*Myös yöllä mitattiin klo 01 ja 04, mutta sen käsittely ei ole tarkoituksiamme varten oleellista, kun yleisesti silloin nukutaan – jos herätään yöllä liikkumaan, rytmi luonnollisesti sekoittuu. Näin kuvattuna vain “normaalin päivän” osuus.
Yhteenvetona kuvasta:
- Liikunta klo 07–08 välillä aamulla ja klo 13-16 välillä iltapäivällä aikaistivat sisäistä kelloa
- Liikunta klo 10-11 aamulla vaikutti vain minimaalisesti kelloon, ja, vaikutus oli mahdollisesti hieman myöhäistävä
- Liikunta klo 16-17 iltapäivällä vaikutti vain minimaalisesti kelloon, ja vaikutus oli mahdollisesti hieman aikaistava
- Liikunta klo 19-22 välillä myöhästi kelloa
- Liikunnalle klo 08-10, 11-13, ja 17-19 välillä on vaikea antaa tämän hetken näytön perusteella vastauksia, mutta todennäköisesti vaikutus on ainakin pienempi kuin 07-08, 13-16, ja 19-22 välillä
Nämä ajat olivat käytännössä samat riippumatta siitä, oliko henkilö mies, nainen, nuori tai vanha. Yksilöllistä vaihtelua liikunnan vaikutuksella sisäiseen kelloon kuitenkin selvästi oli, joten käytännön vaikutus vaatii myös yksilöllistä kokeilua. On tärkeä huomioida, että nämä kellonajat ovat suhteessa henkilön heräämisaikaan. Nämä ajat ovatkin katsottu ryhmän keskiarvoheräämisajasta, joka oli klo 07:20. Tämä tarkoittaa sitä, että yllä olevat tulokset pätevät henkilölle, joka herää klo 07:20. Tästä taas voidaan laskea ajat muihinkin aikoihin heräävälle henkilölle ja siten tutkimuksen löydökset ovat yksilöitävissä myös heräämisajan suhteen, esimerkiksi:
- Tyypillinen herätys 08:20, liikunta klo 08-09 tai klo 14-17 = aikaistava vaikutus
- Tyypillinen herätys 09:00, liikunta klo 08:40-09:40 tai 14:40-17:40 = aikaistava vaikutus, ja niin edelleen.
Tutkimuksen perusteella siis tiedetään kellonajat, milloin harjoittelemalla voidaan sisäistä kelloa aikaistaa, myöhäistää tai olla juurikaan vaikuttamatta siihen. Näin tiettyyn aikaan liikkuminen on ikään kuin yksi työkalu, joilla voidaan omaa vuorokausirytmiä säätää. Optimaalista rytmiä varten tulee kuitenkin huomioida oma ”kronotyyppi”, eli se, onko niin sanottu aamu-, päivä- tai iltavirkku, sekä valon että ravinnon ajoitus ja näiden yhteinen lopputulema, joten näiden yhdistelmät kootaan vielä yhteen tulevassa blogitekstissä.
Ohjeita liikunnan ajoittamiseen
Vaikka täydellisiä ohjeita varten tulee huomioida muitakin tekijöitä, tässä vaiheessa on helppo mainita jo sen verran, että tasaisen rytmin kannalta tärkein ohje on pyrkiä vakioimaan nämä aikamerkit päivittäin mahdollisimman oikea-aikaiseksi ja samaan aikaan päivää. Lisäksi lähtökohtaisesti haluamme päivään enemmän kelloa aikaistavia tekijöitä, koska sisäinen kello itsessään jätättää (9), ja ympäristöstä saadaan helposti kelloa myöhästäviä vihjeitä, sekä vaaditut heräämisajat ovat usein ennalta määrätty aikaiseksi. Lähtökohtainen suositus onkin hankkia päivään nimenomaan riittävästi kelloa aikaistavia tekijöitä ja välttämään kelloa myöhästäviä tekijöitä. Näin rytmiä saadaan aikaistettua tarpeen mukaan, ja on myös helpompi pitää rytmi tasaisena päivästä toiseen. Tämä kenties onkin useimmille ihmisille suositeltavaa, mutta vaatisi tarkempaa yksilöllistä tarkastelua, ja on esimerkiksi myös hyvin pieni osa ihmisiä, joiden sisäinen kello vaatii enemmän myöhäistäviä tekijöitä päivään (27). Vaikutuksen taso sisäiseen kelloon esimerkiksi liikunnan ja valon osalta ovat yksilöllisiä, ja siten ohjeet voivat vaatia myös jonkin verran yksilöllistä kokeilua. Lopputulos on hyvä silloin, kun heräät haluamaasi aikaan luontaisesti ja virkeänä, ja kenties huomaatkin joitain vuorokausirytmin optimoinnin positiivisia vaikutuksia.
Seuraavaksi vielä yhteenvetona käytännön ohjeet liikunnan ajoitukseen.
Mihin aikaan liikkua sisäisen kellon kannalta?
Klo 07:20 heräävälle henkilölle:
- Sisäisen kellon aikaistaminen (lähtökohtaisesti suositeltavaa):
- Liikunta klo 07-08 välillä tai klo 13-16 välillä.
- Vain pieni vaikutus sisäiseen kelloon:
- Liikunta klo 10-11 tai 16-17 välillä. Pienempi vaikutus voi myös olla klo 08-10, 11-13, ja 17-19 välillä.
- Sisäisen kellon myöhästäminen (lähtökohtaisesti ei suositeltavaa):
- Liikunta klo 19-22 välillä tai myöhemmin.
Yleinen tilanne voi myös olla se, että liikunta on mahdollista esimerkiksi vain illalla ja usein harrastukset painottuvatkin ilta-aikaan. Jos et voi valita liikkumisaikaasi, lähtökohtaisesti kannattaa tietenkin valita liikunta liikkumattomuuden sijaan, tiedostaa liikunnan aiheuttama vaikutus vuorokausirytmiin, ja mahdollisuuksien mukaan optimoida muut aikamerkit vuorokausirytmin kannalta – tällöin korostuisi etenkin aamun/päivän valoaltistuksen optimaalinen annostus.
Entä liikuntamuoto tai intensiteetti?
Herää myös kysymys, että onko tutkimuksessa suoritettu 60 minuutin kestävyysharjoitus verrattavissa esimerkiksi lyhyempään tehokkaampaan harjoitteluun tai kuntosaliharjoitteluun. Tämä Youngstedtin ym. (11) on ainut tällä parhaalla menetelmällä aiheesta tehty tutkimus, eikä siten yhtä luotettavaa dataa ole muilla liikuntamuodoilla siitä, mihin suuntaan kelloon on vaikutusta. Selvää on kuitenkin se, että esimerkiksi kuntosaliharjoittelulla on todettu olevan selvä ja suora vaikutus sisäiseen kelloon (28). Molekyylitason näyttö myös viittaa siihen, että liikunta itsessään, ei niinkään sen muoto, aiheuttaa vaikutuksen sisäiseen kelloon (29). Valitettavasti eri kestoisesta ja tehoisesta liikunnasta ihmisillä suhteessa sisäiseen kelloon ei myöskään ole tällä parhaimmalla menetelmällä tehtyä tutkimusta, mutta hieman eri menetelmin on havaittu esimerkiksi 30 minuutin keskitehoisen kestävysliikunnan vaikuttavan sisäiseen kelloon selvästi (30), kuin myös kahden tunnin yhtäjaksoisen liikunnan (31) ja 4x 15 minuutin intervallien (32). Nämä tulokset tukevat sitä, että liikunta voi olla muodoltaan, kestoltaan ja teholtaan eri asteista ja vaikuttaa sisäiseen kelloon aikaistavasti tai myöhästävästi.
Koska mekanismi ei ole selvillä, jää spekuloitavaksi, olisiko liikunnan vaikutuksessa sisäiseen kelloon kyse esimerkiksi stressireaktion käynnistymisestä ja sitä kautta tapahtuvasta hormonaalisesta signaloinnista (33), vai esimerkiksi lihasten liikunnan yhteydessä erittävistä myokiineista (3), jotka säätävät sitten sisäistä kelloa? Mikäli kyse olisi näistä kahdesta, ei fyysisen aktiivisuuden muodolla olisi niinkään väliä, kunhan se ylittää riittävän kynnyksen käynnistämään nämä prosessit, ja tämä kynnys ei näyttäisi olevan kovin iso – tässä Youngstedtin ym. (11) tutkimuksessa kyseessä oli (suhteellisen hyväkuntoisilla henkilöillä) sellainen hölkkä/reippaan kävelyvauhdin liikunta tunnin verran. Voisi kuvitella, että korkeamman intensiteetin liikunnalla myös kesto voisi olla lyhyempi.
Yhteenvetona:
- Liikunta toimii vahvana aikamerkkinä elimistön sisäiselle kellolle.
- Tiettyyn aikaan liikkumalla voidaan säätää elimistön sisäisen kellon rytmiä aikaisemmaksi tai myöhäisemmäksi.
- Mahdollisimman tasainen, itselle sopiva rytmi ja samaan aikaan saadut aikamerkit päivittäin olisi optimitilanne.
- Yleistettynä ohjeena, sisäisen kellon kannalta, liikunta klo 7-8 välillä aamulla tai klo 13-17 välillä iltapäivällä voi olla optimiaika useimmille ihmisille (heräämisaika klo 07:20). Tämä toki vaatii yksilöllistä tarkastelua kronotyypin ja muiden aikamerkkien ajoituksen ja määrän puolesta.
- Suurimmalle osalle ihmisiä, jos liikkumisaika on mahdollista valita, sisäisen kellon kannalta klo 19-22 tai myöhemmin väli ei ole suositeltava treeniaika. Jos ei mahdollista valita, kannattaa kallistua liikuntaan liikkumattomuuden sijaan ja optimoida muut päivän aikamerkit.
Kommentit ja kysymykset tervetulleita alle!