Kako moderno društvo narušava naš cirkadijski ritam

Dnevno-noćni ciklus jedan je od najodređujućih obrazaca života kakav poznajemo. Živimo u cikličkom okruženju i cirkadijski ritmovi su bitan element u biologiji živih organizama.

Mnogi se fiziološki procesi sinkroniziraju s dnevnim i noćnim ciklusom, modulirajući se vremenskim znakovima iz okruženja poput sunčeve svjetlosti. Naš biološki sat mora otkriti cikličke varijacije svjetlosti kako bi u skladu s tim upravljao našim fiziološkim funkcijama.Da bi to učinili, promjene svjetlosti osjećaju specijalizirane stanice u mrežnici nazvane ganglijske stanice mrežnice; ovi retinalni fotoreceptori primaju svjetlost i šalju informacije u mozak, točnije u strukturu smještenu u hipotalamusu koja se naziva suprahiasmatska jezgra (SCN). SCN neuroni zatim prenose vremenske informacije u druga tkiva, proizvodeći sinkronizirani cirkadijski ritam u mnogim našim tjelesnim procesima.

Evolucija nas je natjerala da se prilagodimo našem cikličkom okruženju i ti su vanjski ciklusi postali ključni za održavanje zdravog stanja. Ali suvremena društva su ukaljala ove cikluse. Primjerice, široko rasprostranjena umjetna rasvjeta uvelike je poremetila prirodni dnevni ciklus svjetlo-mrak na način koji je daleko od bezazlenog. Neprekidno izlaganje svjetlu smatra se rizičnim čimbenikom za slabost, s nizom studija koje podupiru ideju da ovaj poremećaj u našim cirkadijskim ritmovima može imati značajan utjecaj na zdravlje.

Ovo je glavno pitanje budući da se procjenjuje da bi oko 75% svjetske populacije moglo biti izloženo svjetlosti tijekom noći. Također, rad u smjenama znatno je čest (oko 20% radnika u Europi i 29% u SAD-u), a epidemiološke studije pokazale su da radnici u smjenama imaju pojačanu pojavu raka dojke, metaboličkog sindroma, pretilosti, poremećaja rada kostiju, kardiovaskularnih bolesti, moždani udar i oštećenja spavanja.

No premda ove studije ukazuju na povezanost između izloženosti umjetnom svjetlu i zdravstvenih problema, u ljudima je teško utvrditi uzročnu vezu. Istraživanje na životinjama pomoglo nam je razumjeti stvarni utjecaj poremećaja cirkadijanskog ritma i otkrilo je niz mehanizama pomoću kojih može utjecati na zdravlje. Međutim, većina studija koristila je relativno kratka razdoblja ometanja izlaganja svjetlosti koja u velikoj mjeri ne uspijevaju reproducirati obrasce izlaganja svjetlosti u nekim ljudskim kontekstima, na primjer u smenskom radu ili u postavkama intenzivne njege i staračkim domovima.

Nedavno istraživanje postavilo je za popunjavanje ove praznine istražujući vezu između dugotrajnog poremećaja cirkadijskih ritmova i bolesti. U ovom radu miševi su bili izloženi kontinuiranom svjetlu tijekom 24 tjedna i izmjereno je nekoliko zdravstvenih parametara: ritmičnost u središnjem satu (SCN), funkcija skeletnih mišića, mikrostruktura kosti i funkcija imunološkog sustava procjenjivani su u različitim vremenskim točkama tijekom i nakon toga 24 tjedna neprekidnog svjetla.

Nalazi su pokazali da poremećeni cirkadijanski ritam izaziva štetne učinke na nekoliko bioloških procesa. Snimke neurona otkrile su da je dugotrajna izloženost kontinuiranom svjetlu uzrokovala značajno smanjenje ritmičnosti u cirkadijalnom elektrostimulatoru srca u mozgu, SCN. Kontinuirano svjetlo također je smanjilo mišićnu funkciju, uzrokovalo promjene kostiju i izazvalo prolazno proupalno stanje.

Zapravo, mnoge od tih promjena bile su u skladu sa stanjem ubrzanog starenja, naime smanjenjem mišićne snage, tjelesne izdržljivosti i motoričke koordinacije, što se često opaža kod starijih odraslih osoba.

Također su primijećene odgovarajuće promjene u strukturi kostiju. Kosti tvore dvije vrste koštanog tkiva: trabekularna (ili spužvasta) kost i kortikalna (ili kompaktna) kost. Kako čovjek stari, spužvasta kost postaje manje gusta, dok zbijena kost ima tendenciju zadebljanja. Kontinuirano izlaganje svjetlosti miševima induciralo je progresivan gubitak trabekularne kosti sličan onome primijećenom u ranoj dobnoj osteoporozi, te povećanu debljinu kortikalne kosti u skladu s ubrzanim učinkom starenja. Do 21% starijih odraslih osoba ima osteoporozu, a neke od tih promjena zapravo su zabilježene kod radnica u smjenama: studije su pokazale da radnice u smjenama imaju povećani rizik od prijeloma kostiju i smanjenu mineralnu gustoću kostiju.

Kontinuirano izlaganje svjetlu također uzrokuje pojačano proupalno stanje. Nakon imunološkog podražaja, miševi izloženi kontinuiranom svjetlu pokazali su povećanu proizvodnju proupalnih molekula i smanjeno lučenje protuupalnih spojeva, iako je taj učinak bio prolazan. Ovo pojačano proupalno stanje primjećuje se i tijekom starenja. Nadalje, ljudska ispitivanja također su pokazala da radnici u smjenama imaju povećani rizik od raka i metaboličkog sindroma povezanog s disfunkcijom imunološkog sustava, što je također poznato da pogoršava starosne patologije.

Smanjenje ritmičnosti u SCN miševa koji su kontinuirano izloženi svjetlosti također se podudara s promjenama ritma koje se javljaju u starijih osoba. U stvari, nedavna istraživanja sugeriraju da oštećenja cirkadijskog sata unutar SCN-a mogu biti odlučujući čimbenik starenja, budući da je vjerojatno da ostarjeli cirkadijski sustav zapravo može pridonijeti dobnom padu zdravlja.

Ova studija učvrstila je predodžbu da dugotrajno izlaganje kontinuiranom svjetlu može imati značajan utjecaj na zdravlje. Zanimljivo je da se većina izmjerenih zdravstvenih parametara brzo vratila u normalu nakon uspostavljanja redovitog ciklusa svjetlo-tamno. Ipak, postaje jasno da izlaganje umjetnom svjetlu nije nimalo bezazleno. Petljajući se u naše cirkadijanske ritmove stalnim izlaganjem svjetlosti, možda ubrzavamo proces starenja i aktivno oslabljujemo zdravlje i otpornost na bolesti.

Reference

Lucassen EA i suradnici (2016). Ekološki ciklusi od 24 sata neophodni su za zdravlje. Curr Biol, 26 (14): 1843-53. doi: 10.1016 / j.cub.2016.05.038

Michaud M, i suradnici (2013). Proupalni citokini, starenje i starosne bolesti. J Am Med Dir Assoc, 14 (12): 877-82. doi: 10.1016 / j.jamda.2013.05.009

Nakamura TJ i suradnici (2016). Suprahiasmatska jezgra: dobni pad bioloških ritmova. J Physiol Sci, 66 (5): 367-74. doi: 10.1007 / s12576-016-0439-2

Quevedo I, Zuniga AM (2010). Niska mineralna gustoća kostiju kod radnika u rotacijskim smjenama. J Clin Densitom, 13 (4): 467-9. doi: 10.1016 / j.jocd.2010.07.004

Stevens RG i suradnici (2014). Rak dojke i cirkadijski poremećaj zbog električne rasvjete u suvremenom svijetu. CA Cancer J Clin, 64 (3): 207-18. doi: 10.3322 / caac.21218

Wang XS i suradnici (2011). Smjenski rad i kronična bolest: epidemiološki dokazi. Occup Med (Lond), 61 (2): 78-89. doi: 10.1093 / occmed / kqr001

Ovaj se gostujući članak izvorno pojavio na nagrađivanom blogu o zdravstvu i znanosti i zajednici tematiziranoj mozgu, BrainBlogger: Umjetno svjetlo i cirkadijski ritam - zabrljamo li?