Jak moderní společnost poskvrňuje náš cirkadiánní rytmus

Cyklus den-noc je jedním z nejvíce definujících vzorců života, jak jej známe. Žijeme v cyklickém prostředí a cirkadiánní rytmy jsou základním prvkem v biologii živých organismů.

Mnoho fyziologických procesů je synchronizováno s cyklem den-noc, přičemž jsou modulovány podněty časování prostředí, jako je sluneční světlo. Naše biologické hodiny musí detekovat cyklické změny světla, aby mohly odpovídajícím způsobem řídit naše fyziologické funkce.K tomu jsou světelné změny snímány specializovanými buňkami v sítnici, které se nazývají gangliové buňky sítnice; tyto fotoreceptory sítnice přijímají světlo a odesílají informace do mozku, konkrétněji do struktury umístěné v hypotalamu zvané suprachiasmatické jádro (SCN). Neurony SCN pak přenášejí časové informace do jiných tkání a vytvářejí synchronizované cirkadiánní rytmy v mnoha našich tělesných procesech.

Evoluce nás přiměla přizpůsobit se našemu cyklickému prostředí a tyto vnější cykly se staly nezbytnými pro udržení zdravého stavu. Ale moderní společnosti tyto cykly pošpinily. Například rozšířené používání umělého osvětlení silně narušilo přirozený denní cyklus světlo-tma způsobem, který není zdaleka neškodný. Kontinuální vystavení světlu je považováno za rizikový faktor křehkosti a řada studií podporuje myšlenku, že toto narušení našich cirkadiánních rytmů může mít významný dopad na zdraví.

To je zásadní problém, protože se odhaduje, že asi 75% světové populace může být v noci vystaveno světlu. Práce na směny je rovněž značně běžná (přibližně 20% pracovníků v Evropě a 29% v USA) a epidemiologické studie ukázaly, že pracovníci na směny mají zvýšený výskyt rakoviny prsu, metabolického syndromu, obezity, dysfunkcí kostí, kardiovaskulárních onemocnění, cévní mozkové příhody a poruchy spánku.

Ačkoli tyto studie naznačují korelaci mezi expozicí umělému světlu a zdravotními problémy, je ve studiích na lidech těžké určit příčinnou souvislost. Výzkum na zvířatech nám pomohl pochopit skutečný dopad narušení cirkadiánního rytmu a odhalil řadu mechanismů, kterými může ovlivnit zdraví. Většina studií však používala relativně krátká období narušení světelné expozice, která do značné míry nedokážou reprodukovat vzorce světelné expozice v některých lidských kontextech, jako je práce na směny, například v zařízeních intenzivní péče a v pečovatelských domech.

Nedávná studie zahájila vyplnění této mezery zkoumáním vztahu mezi dlouhodobým narušením cirkadiánních rytmů a nemocí. V této práci byly myši vystaveny nepřetržitému světlu po dobu 24 týdnů a bylo měřeno několik zdravotních parametrů: rytmus v centrálních hodinách (SCN), funkce kosterního svalstva, kostní mikrostruktura a funkce imunitního systému byly hodnoceny v různých časových bodech během a po 24 týdnů nepřetržitého světla.

Zjištění ukázala, že narušený cirkadiánní rytmus vyvolává škodlivé účinky na několik biologických procesů. Neuronové záznamy odhalily, že dlouhodobé vystavení nepřetržitému světlu způsobilo výrazné snížení rytmicity cirkadiánního kardiostimulátoru v mozku, SCN. Kontinuální světlo také snížilo funkci svalů, způsobilo změny kostí a vyvolalo přechodný prozánětlivý stav.

Mnoho z těchto změn ve skutečnosti odpovídalo stavu zrychleného stárnutí, konkrétně poklesu svalové síly, fyzické vytrvalosti a motorické koordinace, které jsou často pozorovány u starších dospělých.

Byly také pozorovány příslušné změny ve struktuře kostí. Kosti jsou tvořeny dvěma typy kostní tkáně: trabekulární (nebo houbovitou) kostí a kortikální (nebo kompaktní) kostí. Jak člověk stárne, houbovitá kost se stává méně hustou, zatímco kompaktní kost má tendenci hustnout. Kontinuální expozice světlu u myší vyvolala progresivní úbytek trabekulární kosti podobný tomu, který byl pozorován u osteoporózy související s časným věkem, a zvětšenou tloušťku kortikální kosti v souladu se zrychleným účinkem stárnutí. Až 21% starších dospělých má osteoporózu a některé z těchto změn byly skutečně hlášeny u pracovníků na směny: studie ukázaly, že ženy na směny mají zvýšené riziko zlomenin kostí a sníženou kostní minerální hustotu.

Kontinuální expozice světlu také vyvolává zvýšený prozánětlivý stav. Na základě imunitního stimulu myši vystavené nepřetržitému světlu vykazovaly zvýšenou produkci prozánětlivých molekul a sníženou sekreci protizánětlivých sloučenin, i když byl tento účinek přechodný. Tento zesílený prozánětlivý stav je také pozorován během stárnutí. Studie na lidech dále ukázaly, že pracovníci na směny mají zvýšené riziko rakoviny a metabolického syndromu spojeného s dysfunkcí imunitního systému, o kterém je také známo, že zhoršuje patologie související s věkem.

Snížení rytmicity v SCN myší trvale vystavených světlu rovněž odpovídá změnám rytmu, ke kterým dochází u starších jedinců. Nedávný výzkum ve skutečnosti naznačuje, že poruchy cirkadiánních hodin v rámci SCN mohou být určujícím faktorem stárnutí, přičemž je pravděpodobné, že stárnutí cirkadiánního systému může ve skutečnosti přispět k poklesu zdraví souvisejícího s věkem.

Tato studie upevnila představu, že dlouhodobé vystavení nepřetržitému světlu může mít významný dopad na zdraví. Je zajímavé, že většina změřených zdravotních parametrů se rychle vrátila do normálu po obnovení pravidelného cyklu světlo-tma. Je však zřejmé, že vystavení umělému světlu není vůbec neškodné. Tím, že si pohráváme s našimi cirkadiánními rytmy neustálým vystavováním světlu, můžeme urychlit proces stárnutí a aktivně oslabovat naše zdraví a odolnost vůči nemocem.

Reference

Lucassen EA a kol. (2016). Environmentální 24hodinové cykly jsou pro zdraví zásadní. Curr Biol, 26 (14): 1843-53. doi: 10.1016 / j.cub.2016.05.038

Michaud M, et al (2013). Prozánětlivé cytokiny, stárnutí a nemoci související s věkem. J Am Med Dir Assoc, 14 (12): 877-82. doi: 10.1016 / j.jamda.2013.05.009

Nakamura TJ a kol. (2016). Suprachiasmatické jádro: pokles biologických rytmů související s věkem. J Physiol Sci, 66 (5): 367-74. doi: 10,1007 / s12576-016-0439-2

Quevedo I, Zuniga AM (2010). Nízká kostní minerální hustota u pracovníků s rotující směnou. J Clin Densitom, 13 (4): 467-9. doi: 10.1016 / j.jocd.2010.07.004

Stevens RG, et al (2014). Rakovina prsu a cirkadiánní poruchy způsobené elektrickým osvětlením v moderním světě. CA Cancer J Clin, 64 (3): 207-18. doi: 10,3322 / caac.21218

Wang XS a kol. (2011). Práce na směny a chronická onemocnění: epidemiologické důkazy. Occup Med (Lond), 61 (2): 78-89. doi: 10,1093 / occmed / kqr001

Tento hostující článek se původně objevil na oceňovaném blogu o zdraví a vědě a v komunitě s mozkovým tématem BrainBlogger: Artificial Light and Circadian Rhythm - Are Messing It Up?