Cz艂owiek od zawsze stara艂 si臋 uniezale偶ni膰 od S艂o艅ca, poszukuj膮c nowych 藕r贸de艂 艣wiat艂a, by wyd艂u偶y膰 czas swojej aktywno艣ci. Cel zosta艂 osi膮gni臋ty, a wsp贸艂czesny 艣wiat funkcjonuje przez 24 godziny na dob臋 w ci膮gu 7 dni tygodnia. To mi臋dzy innymi efekt rewolucji przemys艂owej w XIX wieku, a szczeg贸lnie odkrycia lampy 偶arowej przez Thomasa A. Edisona w 1879 roku.
Od tamtego czasu pojawi艂o si臋 wiele innych 藕r贸de艂 艣wiat艂a, a 偶ar贸wka Edisona, emituj膮ca du偶e ilo艣ci energii cieplnej, jest teraz zast膮piona g艂贸wnie o艣wietleniem LED (ang. light-emitting diode), opartym na p贸艂przewodnikowych diodach elektroluminescencyjnych. Wynalezione stosunkowo niedawno energooszcz臋dne diody LED emituj膮 r贸偶ne kolory 艣wiat艂a. Odznaczaj膮 si臋 d艂ug膮 偶ywotno艣ci膮 i wszechstronnym zastosowaniem. W 2014 roku za odkrycie niebieskiej diody LED japo艅scy naukowcy Isamu Akasaki i Hiroshi Amano oraz Shuji Nakamura z USA otrzymali Nagrod臋 Nobla z fizyki.
Negatywne skutki sztucznego 艣wiat艂a w nocy
Dynamiczna urbanizacja i powszechne wykorzystanie sztucznych 藕r贸de艂 o艣wietlenia wewn膮trz i na zewn膮trz pomieszcze艅 spowodowa艂, 偶e w XXI wieku musimy konfrontowa膰 si臋 ze zjawiskiem tzw. zanieczyszczenia 艣wiat艂em (z ang. light pollution). Coraz wi臋cej bada艅 wskazuje bowiem, 偶e nadmierna ilo艣膰 sztucznego 艣wiat艂a w nocy (z ang. artificial light at night, ALAN), kt贸ra zak艂贸ca naturaln膮 ciemno艣膰 nieba, mo偶e mie膰 negatywne konsekwencje dla r贸偶nych ekosystem贸w oraz dla cz艂owieka. Wiadomo ju偶, 偶e nara偶enie na sztuczne 艣wiat艂o, szczeg贸lnie w nieodpowiedniej porze, czyli w nocy, prowadzi do zaburzenia rytmu oko艂odobowego, a w rezultacie do zaburzenia snu, nastroju, cukrzycy typu 2, oty艂o艣ci, nowotwor贸w itd.
Czym jest zegar biologiczny?
Organizm cz艂owieka, podobnie jak wi臋kszo艣ci 偶ywych organizm贸w, funkcjonuje w spos贸b rytmiczny. Posiada bowiem wewn臋trzny zegar, oparty na cyklu wschod贸w i zachod贸w S艂o艅ca, 艣ci艣le zwi膮zanych z 24-godzinnym obrotem Ziemi dooko艂a w艂asnej osi. Ten biologiczny zegar, nazywany rytmem oko艂odobowym, zorganizowany jest w spos贸b niezwykle skomplikowany. Dzia艂a on w ka偶dej tkance, w ka偶dej kom贸rce organizmu, a kierowany jest przez g艂贸wny zegar zlokalizowany w cz臋艣ci m贸zgu zwanej podwzg贸rzem. Niedawno udowodniono, 偶e rytm oko艂odobowy posiada te偶 pod艂o偶e genetyczne. Odkrycie dzia艂ania tzw. gen贸w zegarowych u gryzoni przez Amerykan贸w Jeffreya C. Halla, Michaela Rosbasha i Michaela W. Younga zosta艂o nagrodzone w 2017 roku Nagrod膮 Nobla z medycyny i fizjologii.
艢wiat艂o niebieskie
Nast臋puj膮ce po sobie fazy aktywno艣ci i snu u ludzi s膮 konsekwencj膮 synchronizacji organizmu cz艂owieka z porami emisji 艣wiat艂a s艂onecznego. Wskazuje si臋, 偶e mechanizm negatywnego dzia艂ania ALAN dotyczy zahamowania syntezy melatoniny oraz prowadzi do zaburzenia dzia艂ania gen贸w zegarowych.
Za szczeg贸lnie szkodliwe dla cz艂owieka uwa偶a si臋 艣wiat艂o niebieskie HEV (z ang. high-energy visible light), emitowane przez zewn臋trzne i wewn臋trzne o艣wietlenie LED oraz telewizory, smartfony, tablety, laptopy czy komputery. Z drugiej strony, nie nale偶y obawia膰 si臋 o艣wietlenia bia艂ego czy niebieskiego emitowanego przez LED, je艣li korzystamy z niego w dzie艅, bo wtedy pomaga nam ono w pracy, nauce, dobrej koncentracji i oraz w osi膮ganiu pozytywnego nastroju. Problemem podnoszonym przez lekarzy i naukowc贸w jest wspomniane wcze艣niej ALAN, czyli ekspozycja na sztuczne 艣wiat艂o w porze nocnej.
Jednocze艣nie 艣wiat艂o o okre艣lonym nat臋偶eniu (mierzonym w luksach) oraz d艂ugo艣ci widma stosowane jest powszechnie w fototerapii, np. w leczeniu depresji sezonowej, schorze艅 sk贸rnych, czy w celu obni偶enia st臋偶enia bilirubiny u noworodk贸w z 偶贸艂taczk膮 urodzeniow膮.
Za ma艂o i za du偶o S艂o艅ca
Korzystne dzia艂anie 艣wiat艂a naturalnego powoduje, 偶e cz艂owiek jako 鈥渄ziecko s艂o艅ca鈥�, powinien mie膰 z nim cz臋sty kontakt. Niewystarczaj膮ca ekspozycja na promieniowanie UVB w 艣wietle s艂onecznym powoduje niedob贸r witaminy D3 i zwi膮zane z nim negatywne konsekwencje zdrowotne. Powszechnie obserwuje si臋 je u mieszka艅c贸w zamieszka艂ych na wy偶szych szeroko艣ciach geograficznych (r贸wnie偶 w Polsce). Niewystarczaj膮ca dawka promieni s艂onecznych mo偶e doprowadzi膰 do rozwoju depresji sezonowej w miesi膮cach, gdy wyst臋puje kr贸tka ekspozycja na s艂o艅ce. Z drugiej strony, lekarze i naukowcy ostrzegaj膮, 偶e nadmiar promieniowania s艂onecznego latem, szczeg贸lnie w dniach z wysokim indeksem promieniowania UV i przebywanie na s艂o艅cu w godzinach 11.00-15.00, mo偶e prowadzi膰 do rozwoju nowotwor贸w sk贸ry.
Badania naukowe dotycz膮ce zegara biologicznego
Wsp贸艂czesny cz艂owiek, niezale偶nie od wieku, chronotypu, czyli preferencji do wczesnej czy p贸藕niej aktywno艣ci w ci膮gu doby, wykonywanego zawodu (np. praca zmianowa, praca ci膮g艂a 24/7, praca biurowa, praca zdalna), powinien zwr贸ci膰 uwag臋 na zdrowy kontakt ze 艣wiat艂em. Jeste艣my bowiem 艣wiadkami globalnego nara偶enia na jego dzia艂anie, kt贸rego d艂ugofalowych konsekwencji na razie nie jeste艣my w stanie przewidzie膰. Pr贸buj膮 to robi膰 naukowcy w bardzo szerokim zakresie zajmuj膮cy si臋 zjawiskiem nara偶enia na 艣wiat艂o, genami zegarowymi, melatonin膮, chronobiologi膮, chronomedycyn膮 itd. Kluczowe znaczenie maj膮 tu badania s艂u偶膮ce znalezieniu klinicznego zastosowania zegara biologicznego w leczeniu chor贸b cywilizacyjnych. Wiemy bowiem, 偶e rytm oko艂odobowy w odpowiedzi na bod藕ce zewn臋trzne, g艂贸wnie 艣wiat艂o, koordynuje wiele proces贸w fizjologicznych, kom贸rkowych i biochemicznych.
Prof. Edyta Reszka
edyta.reszka@biol.uni.lodz.pl
Prof. Edyta Reszka prowadzi badania maj膮ce na celu wykorzystanie jednego z gen贸w zegarowych jako celu terapeutycznego w leczeniu raka p臋cherza moczowego. Badania farmakologicznej modulacji gen贸w zegarowych mog膮 bowiem stanowi膰 now膮 i obiecuj膮c膮 strategi臋 przeciwnowotworow膮. Jej badania s膮 finansowane przez Narodowe Centrum Nauki w ramach projektu OPUS 2020/37/B/NZ5/01684.
Redakcja: Biuro Prasowe U艁