Как модерното общество нарушава нашия циркаден ритъм

Цикълът ден-нощ е един от най-определящите модели на живот, какъвто го познаваме. Живеем в циклична среда и циркадните ритми са съществен елемент в биологията на живите организми.

Много физиологични процеси се синхронизират с цикъла ден-нощ, като се модулират от времеви сигнали на околната среда като слънчева светлина. Нашият биологичен часовник трябва да открива цикличните вариации на светлината, за да управлява съответно нашите физиологични функции.За целта светлинните промени се усещат от специализирани клетки в ретината, наречени ганглиозни клетки на ретината; тези фоторецептори на ретината получават светлина и изпращат информация към мозъка, по-точно към структура, разположена в хипоталамуса, наречена супрахиазматично ядро ​​(SCN). След това SCN невроните предават временна информация на други тъкани, произвеждайки синхронизирани циркадни ритми в много от нашите телесни процеси.

Еволюцията ни накара да се адаптираме към нашата циклична среда и тези външни цикли са станали съществени за поддържането на здравословно състояние. Но съвременните общества са замърсили тези цикли. Широкото използване на изкуствено осветление например силно е нарушило естествения дневен цикъл светлина-тъмнина по начин, който далеч не е безобиден. Непрекъснатото излагане на светлина се разглежда като рисков фактор за немощ, като редица изследвания подкрепят идеята, че това нарушаване на нашите циркадни ритми може да има значително въздействие върху здравето.

Това е основен въпрос, тъй като се смята, че около 75% от населението на света може да бъде изложено на светлина през нощта. Също така работата на смени е значително разпространена (около 20% от работещите в Европа и 29% в САЩ), а епидемиологичните проучвания показват, че работниците на смени имат повишена честота на рак на гърдата, метаболитен синдром, затлъстяване, костни дисфункции, сърдечно-съдови заболявания, инсулт и нарушения на съня.

Но въпреки че тези проучвания показват връзка между изкуственото излагане на светлина и здравословните проблеми, причинно-следствената връзка е трудно да се определи в проучвания при хора. Изследванията върху животни ни помогнаха да разберем реалното въздействие на нарушаването на циркадния ритъм и разкриха редица механизми, чрез които то може да повлияе на здравето. Повечето проучвания обаче използват сравнително кратки периоди на прекъсване на експозицията на светлина, които до голяма степен не възпроизвеждат моделите на експозиция на светлина в някои човешки контексти, като работа на смени или интензивни грижи и домове за възрастни хора например.

Неотдавнашно проучване се зае да запълни тази празнина, като изследва връзката между дългосрочното нарушаване на циркадните ритми и заболяването. В тази работа мишките бяха изложени на непрекъсната светлина в продължение на 24 седмици и бяха измерени няколко здравни параметъра: ритмичност в централния часовник (SCN), функция на скелетните мускули, костна микроструктура и функция на имунната система бяха оценени в различни моменти от време по време и след това 24-те седмици непрекъсната светлина.

Констатациите показват, че нарушеният циркаден ритъм предизвиква вредни ефекти върху няколко биологични процеса. Невроналните записи разкриват, че продължителното излагане на продължителна светлина причинява значително намаляване на ритмичността в циркадния пейсмейкър в мозъка, SCN. Непрекъснатата светлина също намалява мускулната функция, причинява костни промени и предизвиква преходно провъзпалително състояние.

Всъщност много от тези промени са в съответствие със състояние на ускорено стареене, а именно спад в мускулната сила, физическа издръжливост и двигателна координация, които често се наблюдават при възрастни възрастни.

Наблюдавани са и съответни промени в костната структура. Костите се образуват от два вида костна тъкан: трабекуларна (или гъбеста) кост и кортикална (или компактна) кост. С напредване на възрастта гъбестата кост става по-малко плътна, докато компактната кост има тенденция да се удебелява. Непрекъснатото излагане на светлина при мишки предизвиква прогресивна загуба на трабекуларна кост, подобна на тази, наблюдавана при ранна възрастова остеопороза, и увеличена дебелина на кортикалната кост, съобразена с ускорен ефект на стареенето. До 21% от възрастните възрастни хора имат остеопороза и някои от тези промени всъщност са докладвани при работниците на смени: проучванията показват, че работещите на смяна жени имат повишен риск от костни фрактури и намалена костна минерална плътност.

Непрекъснатото излагане на светлина също предизвиква засилено провъзпалително състояние. При имунен стимул мишките, изложени на непрекъсната светлина, показват повишено производство на провъзпалителни молекули и намалена секреция на противовъзпалителни съединения, въпреки че този ефект е преходен. Това засилено провъзпалително състояние се наблюдава и по време на стареенето. Освен това, проучвания при хора също показват, че работниците на смени имат повишен риск от рак и метаболитен синдром, свързани с дисфункция на имунната система, което също е известно, че влошава свързаните с възрастта патологии.

Намаляването на ритмичността в SCN на мишки, непрекъснато изложени на светлина, също съответства на промените в ритъма, които се случват при възрастни индивиди. Всъщност последните изследвания показват, че уврежданията на циркадния часовник в рамките на SCN могат да бъдат определящ фактор за стареенето, тъй като е вероятно възрастната циркадна система всъщност да допринесе за свързания с възрастта спад на здравето.

Това проучване затвърди схващането, че продължителното излагане на продължителна светлина може да има значително въздействие върху здравето. Интересното е, че повечето от измерените здравословни параметри бързо се нормализираха след възстановяване на редовен цикъл светлина-тъмнина. Независимо от това става ясно, че излагането на изкуствена светлина съвсем не е безобидно. Като се забъркваме с нашите циркадни ритми чрез постоянно излагане на светлина, ние може да ускоряваме процеса на стареене и активно да отслабваме нашето здраве и устойчивост на болести.

Препратки

Lucassen EA, et al (2016). Екологичните 24-часови цикли са от съществено значение за здравето. Curr Biol, 26 (14): 1843-53. doi: 10.1016 / j.cub.2016.05.038

Michaud M, et al (2013). Провъзпалителни цитокини, стареене и свързани с възрастта заболявания. J Am Med Dir Assoc, 14 (12): 877-82. doi: 10.1016 / j.jamda.2013.05.009

Nakamura TJ, et al (2016). Надрахиазматичното ядро: свързано с възрастта намаляване на биологичните ритми. J Physiol Sci, 66 (5): 367-74. doi: 10.1007 / s12576-016-0439-2

Quevedo I, Zuniga AM (2010). Ниска минерална плътност на костите при работници на ротационни смени. J Clin Densitom, 13 (4): 467-9. doi: 10.1016 / j.jocd.2010.07.004

Stevens RG, et al (2014). Рак на гърдата и циркадни смущения от електрическо осветление в съвременния свят. CA Cancer J Clin, 64 (3): 207-18. doi: 10.3322 / caac.21218

Wang XS, et al (2011). Сменна работа и хронично заболяване: епидемиологичните доказателства. Occup Med (Lond), 61 (2): 78-89. doi: 10.1093 / occmed / kqr001

Тази статия за гости първоначално се появи в наградения за награди здравен и научен блог и мозъчна тематика, BrainBlogger: Изкуствена светлина и циркаден ритъм - объркваме ли го?