Kako sodobna družba uničuje naš cirkadijski ritem

Dnevno-nočni cikel je eden najbolj opredeljujočih vzorcev življenja, kot ga poznamo. Živimo v cikličnem okolju in cirkadijski ritmi so bistveni element v biologiji živih organizmov.

Številni fiziološki procesi so sinhronizirani z dnevnim in nočnim ciklom, pri čemer jih modulirajo okoljski časovni znaki, kot je sončna svetloba. Naša biološka ura mora zaznati ciklične spremembe svetlobe, da lahko ustrezno upravljamo s svojimi fiziološkimi funkcijami.Za to zaznajo spremembe svetlobe specializirane celice na mrežnici, imenovane ganglijske celice mrežnice; ti mrežnični fotoreceptorji sprejemajo svetlobo in pošiljajo informacije v možgane, natančneje v strukturo, ki se nahaja v hipotalamusu, imenovano suprahiasmatsko jedro (SCN). Nevroni SCN nato posredujejo začasne informacije drugim tkivom in v mnogih naših telesnih procesih ustvarjajo sinhronizirane cirkadiane ritme.

Zaradi evolucije smo se prilagodili našemu cikličnemu okolju in ti zunanji cikli so postali bistveni za vzdrževanje zdravega stanja. Toda sodobne družbe so te cikle umazale. Široka uporaba umetne razsvetljave je na primer močno zmotila naravni dnevni cikel svetloba-tema na način, ki še zdaleč ni neškodljiv. Neprekinjena izpostavljenost svetlobi velja za dejavnik tveganja za krhkost, pri čemer številne študije podpirajo idejo, da lahko ta motnja v naših cirkadijskih ritmih pomembno vpliva na zdravje.

To je glavno vprašanje, saj naj bi bilo ponoči približno 75% svetovnega prebivalstva izpostavljeno svetlobi. Tudi izmensko delo je precej pogosto (približno 20% delavcev v Evropi in 29% v ZDA), epidemiološke študije pa so pokazale, da imajo izmenski delavci povečan pojav raka dojke, presnovnega sindroma, debelosti, motenj v delovanju kosti, bolezni srca in ožilja, možganska kap in okvare spanja.

A čeprav te študije kažejo na povezavo med izpostavljenostjo umetni svetlobi in zdravstvenimi težavami, je v študijah na ljudeh težko določiti vzročno zvezo. Raziskave na živalih so nam pomagale razumeti resnični vpliv motenj cirkadianega ritma in razkrile številne mehanizme, s katerimi lahko vplivajo na zdravje. Vendar pa je večina študij uporabljala sorazmerno kratka obdobja motenj izpostavljenosti svetlobi, ki v večini primerov ne uspejo reproducirati vzorcev izpostavljenosti svetlobi v nekaterih človeških okoliščinah, kot so na primer izmensko delo ali intenzivne nege in domovi za ostarele.

Nedavna študija se je lotila zapolnitve te vrzeli z raziskovanjem povezave med dolgotrajno motnjo cirkadianih ritmov in boleznijo. Pri tem delu so bile miši izpostavljene neprekinjeni svetlobi 24 tednov in izmerjeno je bilo več zdravstvenih parametrov: ritmičnost v centralni uri (SCN), delovanje skeletnih mišic, kostna mikrostruktura in delovanje imunskega sistema so bili ocenjeni v različnih časovnih točkah med in po njem. 24 tednov neprekinjene svetlobe.

Ugotovitve so pokazale, da moten cirkadiani ritem povzroča škodljive učinke na več bioloških procesov. Nevronski posnetki so pokazali, da je dolgotrajna izpostavljenost neprekinjeni svetlobi povzročila znatno zmanjšanje ritmičnosti srčnega spodbujevalnika v možganih, SCN. Neprekinjena svetloba je tudi zmanjšala mišično funkcijo, povzročila spremembe kosti in povzročila prehodno vnetno stanje.

Dejansko so bile mnoge od teh sprememb skladne s stanjem pospešenega staranja, in sicer z upadanjem mišične moči, telesne vzdržljivosti in motorične koordinacije, ki jih pogosto opazimo pri starejših odraslih.

Opazili so tudi ustrezne spremembe v strukturi kosti. Kosti tvorita dve vrsti kostnega tkiva: trabekularna (ali gobast) kost in kortikalna (ali kompaktna) kost. Ko se človek postara, gobasta kost postane manj gosta, medtem ko se kompaktna kost ponavadi odebeli. Neprekinjena izpostavljenost svetlobi pri miših je povzročila postopno izgubo trabekularne kosti, podobno kot pri zgodnji starostni osteoporozi, in povečano debelino kortikalne kosti v skladu s pospešenim učinkom staranja. Do 21% starejših odraslih ima osteoporozo in nekatere od teh sprememb so dejansko poročali pri izmenskih delavcih: študije so pokazale, da imajo ženske izmenske delavke povečano tveganje za zlome kosti in zmanjšano mineralno gostoto kosti.

Neprekinjena izpostavljenost svetlobi povzroča tudi povečano vnetno stanje. Po imunskem dražljaju so miši, izpostavljeni neprekinjeni svetlobi, pokazali povečano tvorbo protivnetnih molekul in zmanjšano izločanje protivnetnih spojin, čeprav je bil ta učinek prehoden. To okrepljeno protivnetno stanje opazimo tudi med staranjem. Poleg tega so študije na ljudeh pokazale tudi, da imajo delavci v izmenah povečano tveganje za raka in metabolični sindrom, povezan z disfunkcijo imunskega sistema, kar prav tako poslabša starostne patologije.

Zmanjšanje ritmičnosti v SCN miši, ki so nenehno izpostavljene svetlobi, se ujema tudi s spremembami ritma, ki se pojavijo pri starostnikih. Nedavne raziskave dejansko kažejo, da so lahko okvare cirkadijske ure znotraj SCN odločilni dejavnik staranja, saj verjetno ostareli cirkadijski sistem dejansko prispeva k starostnemu upadanju zdravja.

Ta študija je utrdila predstavo, da lahko dolgotrajna izpostavljenost neprekinjeni svetlobi pomembno vpliva na zdravje. Zanimivo je, da se je večina izmerjenih zdravstvenih parametrov po ponovni vzpostavitvi običajnega cikla svetloba-tema hitro normalizirala. Kljub temu postane jasno, da izpostavljenost umetni svetlobi sploh ni neškodljiva. Če se z nenehnim izpostavljanjem svetlobi ukvarjamo s svojimi cirkadianskimi ritmi, morda pospešujemo proces staranja in aktivno oslabimo svoje zdravje in odpornost proti boleznim.

Reference

Lucassen EA, et al (2016). Okoljski 24-urni cikli so bistvenega pomena za zdravje. Curr Biol, 26 (14): 1843-53. doi: 10.1016 / j.cub.2016.05.038

Michaud M, et al (2013). Proinflamatorni citokini, staranje in starostne bolezni. J Am Med Dir Assoc, 14 (12): 877-82. doi: 10.1016 / j.jamda.2013.05.009

Nakamura TJ, et al (2016). Suprahiasmatično jedro: starostno upadanje bioloških ritmov. J Physiol Sci, 66 (5): 367-74. doi: 10.1007 / s12576-016-0439-2

Quevedo I, Zuniga AM (2010). Nizka mineralna gostota kosti pri delavcih, ki se izmenjujejo. J Clin Densitom, 13 (4): 467-9. doi: 10.1016 / j.jocd.2010.07.004

Stevens RG, et al (2014). Rak dojke in cirkadijske motnje zaradi električne razsvetljave v sodobnem svetu. CA Cancer J Clin, 64 (3): 207-18. doi: 10.3322 / caac.21218

Wang XS, et al (2011). Izmensko delo in kronična bolezen: epidemiološki dokazi. Occup Med (Lond), 61 (2): 78-89. doi: 10.1093 / occmed / kqr001

Ta gostujoči članek se je prvotno pojavil na večkrat nagrajenem spletnem dnevniku o zdravju in znanosti ter v skupnosti z možgansko tematiko, BrainBlogger: Umetna svetloba in cirkadijski ritem - ga neredimo?