Электрический свет, особенно ночью, нарушает циркадную ритмику человека: это проблема?

За последние 3 миллиарда лет эндогенная циркадная ритмичность развилась почти во всех формах жизни, в которых происходят ежедневные колебания в физиологии. Это позволяет ожидать восхода и захода солнца. Эта физиологическая ритмичность сохраняется ровно в течение 24 часов благодаря ежедневному циклу солнечного света и темноты. Тем не менее, с момента введения электрического освещения в дневное время внутри зданий было недостаточно света для надежного сброса эндогенной циркадной ритмичности человека и слишком много света ночью, чтобы можно было обнаружить истинную темноту; это приводит к циркадным нарушениям и изменяет цикл сна / бодрствования, температуру тела, регуляцию и выделение гормонов, а также паттерны экспрессии генов по всему телу. Вопрос в том, в какой степени циркадные нарушения нарушают здоровье человека, и может объяснять часть современных пандемий рака молочной железы и простаты, ожирения, диабета и депрессии. По мере того, как общества модернизируются (т.е. электрифицируются), эти условия распространяются все чаще. Существует ряд многообещающих выводов о предполагаемых механизмах и эпидемиологических данных, подтверждающих этиологическую роль электрического освещения в причинах заболевания. К ним относятся подавление мелатонина, циркадная экспрессия генов и связь циркадной ритмичности с метаболизмом, что частично зависит от потребления и распределения гемового железа.

Солнце, наш изначальный источник, дает яркий свет днем, а ночью практически не светит. В течение нескольких миллиардов лет солнечный сигнал формировал эндогенную циркадную ритмичность почти во всех формах жизни; для млекопитающих это включает в себя бодрствование, температуру тела, метаболизм и колебания в экспрессии генов и выработке гормонов по всему организму. Эта эндогенная ритмичность позволила физиологическому прогнозированию наступления дня и наступления ночи явное конкурентное преимущество в опасном мире. С незапамятных времен эти суточные ритмы сбрасывались каждый день точно на 24 часа под воздействием солнца.

Напротив, электрический свет тусклый и несвоевременный, нарушая все аспекты нашей эндогенной циркадной ритмичности; его интенсивность и спектральное содержание часто не адекватны в течение дня для правильного циркадного сброса и слишком велики в течение ночи, чтобы можно было обнаружить истинную «темноту». Это может привести к «циркадному срыву», ставящему под угрозу общее самочувствие и, возможно, увеличивающему риск различных специфических заболеваний.

Первое предложение об ассоциации электрического освещения в ночное время и болезни было связано с раком молочной железы. Вначале это было основано, возможно, упрощенно, на ночном подавлении мелатонина под действием света и наблюдаемом онкостатическом действии мелатонина на клетки рака молочной железы человека и на моделях рака молочной железы у грызунов. По мере того как раскрываются тайны циркадной системы, становится очевидным, что нарушение циркадного освещения от электрического освещения может также играть роль в некоторых других серьезных заболеваниях, включая ожирение, диабет, депрессию и аффективные расстройства, все болезни, которые растут в промышленно развитых странах мира, а также растущие проблемы в развивающихся странах.

Существует в настоящее время обилия экспериментальных данных, в организме человека, что электрический свет в течение ночи и измененный сна может нарушить циркадную ритмичность в гормонах, циркадную экспрессию генов, маркеры метаболизма и многих других физиологических параметров.

Следует отметить, что исследования «лишения сна» не изолируют нарушенный сон от воздействия света ночью; на самом деле, свет в течение ночи, даже на очень низких уровнях, может помочь нарушить сон. Например, исследование, проведенное Ackerman использовали протокол, в котором 12 молодых мужчин были обследованы в течение 48 часов в лаборатории сна. Для ночей 1 и 2 был 8-часовой период полной темноты, тогда как для ночи 3 уровень освещенности составлял менее 5 лк в течение всей ночи; испытуемым было дано указание не спать в течение всей этой ночи, пока они лежали лежа в постели. Авторы обнаружили существенные различия между N3 и N2 в экспрессии и белка теплового шока (HSPA1B). Для N3 начало слабого мелатонина (DLMO) было таким же, как и для N2, в то время как акробаза мелатонина была задержана в N3, но общая продукция была увеличена по сравнению с N2. Они интерпретируют свои выводы как следствие лишения сна, а не света ночью. Это исследование было очень тщательно проведено опытными исследователями. Однако, почему авторы не использовали полную темноту для N3? Вероятно, потому что субъекты не могли бодрствовать в полной темноте; Таким образом, электрический свет может вызвать недосыпание, даже если он слишком слабый, чтобы напрямую подавлять выработку мелатонина. В этом смысле их результаты также обусловлены «светом ночью». Кроме того, исследование Moller-Levet вообще не отделяет эффекты воздействия света от эффектов короткого сна, как описано в Stevens.

Распутывание нарушения сна из-за вызванного светом циркадного нарушения экспериментально сложно, если не невозможно. Хотя эти различия интересны с научной точки зрения, с точки зрения здоровья это может быть спорным: электрический свет ночью, даже на низких уровнях, может напрямую привести к нарушению циркадного ритма и / или нарушению сна, что может привести к неблагоприятным последствиям для здоровья человека.