Cum societatea modernă ne întărește ritmul circadian

Ciclul zi-noapte este unul dintre cele mai definitorii tipare de viață așa cum o cunoaștem. Trăim într-un mediu ciclic, iar ritmurile circadiene sunt un element esențial în biologia organismelor vii.

Multe procese fiziologice sunt sincronizate cu ciclul zi-noapte, fiind modulate de indicii de sincronizare a mediului, cum ar fi lumina soarelui. Ceasul nostru biologic trebuie să detecteze variațiile ciclice ale luminii pentru a ne gestiona funcțiile fiziologice în consecință.Pentru a face acest lucru, modificările luminii sunt sesizate de celulele specializate din retină numite celule ganglionare ale retinei; acești fotoreceptori ai retinei primesc lumină și trimit informații către creier, mai precis către o structură situată în hipotalamus numită nucleu suprachiasmatic (SCN). Neuronii SCN transmit apoi informații temporale către alte țesuturi, producând ritmuri circadiene sincronizate în multe dintre procesele noastre corporale.

Evoluția ne-a făcut să ne adaptăm la mediul nostru ciclic și aceste cicluri externe au devenit esențiale pentru menținerea unei stări sănătoase. Dar societățile moderne au afectat aceste cicluri. Utilizarea pe scară largă a iluminatului artificial, de exemplu, a perturbat puternic ciclul natural zilnic de lumină-întuneric într-un mod care este departe de a fi inofensiv. Expunerea continuă la lumină este considerată un factor de risc pentru fragilitate, cu o serie de studii care susțin ideea că această perturbare a ritmurilor noastre circadiene poate avea un impact semnificativ asupra sănătății.

Aceasta este o problemă majoră, deoarece se estimează că aproximativ 75% din populația lumii poate fi expusă la lumină în timpul nopții. De asemenea, munca în schimburi este destul de frecventă (aproximativ 20% dintre lucrătorii din Europa și 29% în SUA), iar studiile epidemiologice au arătat că lucrătorii în schimburi au o apariție crescută de cancer de sân, sindrom metabolic, obezitate, disfuncții osoase, boli cardiovasculare, accident vascular cerebral și tulburări de somn.

Dar, deși aceste studii indică o corelație între expunerea la lumină artificială și probleme de sănătate, o relație cauzală este greu de determinat în studiile la om. Cercetarea pe animale ne-a ajutat să înțelegem impactul real al întreruperii ritmului circadian și a relevat o serie de mecanisme prin care poate influența sănătatea. Cu toate acestea, majoritatea studiilor au folosit perioade relativ scurte de întrerupere a expunerii la lumină, care în mare parte nu reușesc să reproducă tiparele de expunere la lumină în anumite contexte umane, cum ar fi munca în schimburi, sau setările de terapie intensivă și casele de îngrijire medicală, de exemplu.

Un studiu recent a început să umple acest gol, investigând relația dintre o perturbare pe termen lung a ritmurilor circadiene și boală. În această lucrare, șoarecii au fost expuși la lumină continuă timp de 24 de săptămâni și au fost măsurați mai mulți parametri de sănătate: ritmicitatea ceasului central (SCN), funcția mușchilor scheletici, microstructura osoasă și funcția sistemului imunitar au fost evaluate în diferite momente de timp în timpul și după cele 24 de săptămâni de lumină continuă.

Constatările au arătat că un ritm circadian perturbat induce efecte dăunătoare asupra mai multor procese biologice. Înregistrările neuronale au arătat că expunerea pe termen lung la lumina continuă a provocat o reducere marcată a ritmicității în stimulatorul cardiac circadian din creier, SCN. Lumina continuă a redus, de asemenea, funcția musculară, a provocat modificări osoase și a indus o stare proinflamatorie tranzitorie.

De fapt, multe dintre aceste modificări au fost în concordanță cu o stare de îmbătrânire accelerată, și anume scăderea forței musculare, rezistența fizică și coordonarea motorie, care sunt adesea observate la adulții vârstnici.

De asemenea, s-au observat modificări relevante în structura osoasă. Oasele sunt formate din două tipuri de țesut osos: os trabecular (sau spongios) și os cortical (sau compact). Pe măsură ce îmbătrânește, osul spongios devine mai puțin dens, în timp ce osul compact tinde să se îngroașe. Expunerea continuă la lumină la șoareci a indus o pierdere progresivă a osului trabecular similar cu cea observată în osteoporoză legată de vârstă timpurie și o grosime crescută a osului cortical în concordanță cu un efect accelerat al îmbătrânirii. Până la 21% dintre adulții vârstnici au osteoporoză și unele dintre aceste modificări au fost de fapt raportate la lucrătorii în schimburi: studiile au arătat că femeile care lucrează în schimburi au un risc crescut de fracturi osoase și scăderea densității minerale osoase.

Expunerea continuă la lumină induce, de asemenea, o stare pro-inflamatorie sporită. La un stimul imun, șoarecii expuși la lumină continuă au arătat o producție crescută de molecule pro-inflamatorii și o secreție scăzută de compuși antiinflamatori, chiar dacă acest efect a fost tranzitoriu. Această stare pro-inflamatorie intensificată este observată și în timpul îmbătrânirii. Mai mult, studiile la om au arătat, de asemenea, că lucrătorii în schimburi au un risc crescut de cancer și sindrom metabolic asociat cu disfuncția sistemului imunitar, care este, de asemenea, cunoscut pentru a agrava patologiile legate de vârstă.

Reducerea ritmicității în SCN a șoarecilor expuși continuu la lumină se potrivește și cu modificările ritmului care apar la persoanele în vârstă. De fapt, cercetări recente sugerează că deficiențele ceasului circadian din cadrul SCN pot fi un factor definitoriu pentru îmbătrânire, fiind probabil că un sistem circadian în vârstă poate contribui de fapt la scăderea sănătății legată de vârstă.

Acest studiu a consolidat noțiunea că expunerea pe termen lung la lumina continuă poate avea un impact semnificativ asupra sănătății. Interesant este că majoritatea parametrilor de sănătate măsurați au revenit rapid la normal după restabilirea unui ciclu regulat de lumină-întuneric. Cu toate acestea, devine clar că expunerea la lumina artificială nu este deloc inofensivă. Ne amestecăm cu ritmurile noastre circadiene prin expunerea constantă la lumină, ne putem accelera procesul de îmbătrânire și ne putem slăbi în mod activ sănătatea și rezistența la boli.

Referințe

Lucassen EA, și colab. (2016). Ciclurile de mediu de 24 de ore sunt esențiale pentru sănătate. Curr Biol, 26 (14): 1843-53. doi: 10.1016 / j.cub.2016.05.038

Michaud M, și colab. (2013). Citokine proinflamatorii, îmbătrânirea și bolile legate de vârstă. J Am Med Dir Assoc, 14 (12): 877-82. doi: 10.1016 / j.jamda.2013.05.009

Nakamura TJ, și colab. (2016). Nucleul suprachiasmatic: scăderea ritmurilor biologice legate de vârstă. J Physiol Sci, 66 (5): 367-74. doi: 10.1007 / s12576-016-0439-2

Quevedo I, Zuniga AM (2010). Densitate minerală osoasă scăzută la muncitorii rotativi. J Clin Densitom, 13 (4): 467-9. doi: 10.1016 / j.jocd.2010.07.004

Stevens RG, și colab. (2014). Cancerul de sân și întreruperea circadiană de la iluminatul electric în lumea modernă. CA Cancer J Clin, 64 (3): 207-18. doi: 10.3322 / caac.21218

Wang XS și colab. (2011). Munca în schimb și boala cronică: dovezile epidemiologice. Occup Med (Lond), 61 (2): 78-89. doi: 10.1093 / occmed / kqr001

Acest articol invitat a apărut inițial pe blogul premiat de sănătate și știință și comunitatea tematică a creierului, BrainBlogger: Artificial Light and Circadian Rhythm - Are We Messing It Up?