Осторожно, белые ночи

Пролить свет на влияние избыточного количества света, особенно в ночное время, на организмы животных и человека, помог эксперимент с подопытными крысами, прожившими всю свою жизнь при разных режимах освещения. Одним из самых разрушительных для здоровья ученые признали режим, схожий с белыми ночами, когда «одна заря сменить другую спешит, дав ночи полчаса».

Влияние светового режима на здоровье реализуется с помощью гормона мелатонина, который часто называют «гормоном сна» и «гормоном молодости и долголетия». Пик его выработки приходится на два часа ночи, но полноценно мелатонин вырабатывается лишь при условии, что человек или животное в это время спит, причем в темноте.

Петрозаводский государственный университет

petrsu.ru

Эксперимент длиною в крысиную жизнь

Для эксперимента ученые рандомизированно разделили 1001 особь 25-дневных крысят собственной разводки, первоначально полученных из НИИ онкологии им. Н. Н. Петрова, на четыре группы. Первая прожила всю жизнь при естественном освещении Петрозаводска — белые ночи летом и ночная подсветка улиц зимой. Вторая — при постоянном свете, третья — в полной темноте, четвертая — в «экваториальном» световом режиме: 12 часов света и 12 часов темноты. Все остальные условия жизни были одинаковыми — корм, занятия (бег, плавание, хождение по лабиринтам). У животных регулярно брали анализы. После естественной смерти производили вскрытие для выявления заболеваний. В первой группе оказалось больше половины животных с лишним весом. «Это худший показатель из всех четырех групп», — рассказала «Стимулу» руководитель научной группы, заведующая кафедрой фармакологии, организации и экономики фармации Петрозаводского государственного университета Ирина Виноградова.

Она пояснила, что к «толстым» ученые относят крыс с весом свыше 440 граммов, так как нормальным для взрослых особей считается вес от 250 до 440 граммов. «Помимо большого веса у этой группы подопытных животных выявлен повышенный уровень холестерина и глюкозы в крови и пониженный уровень инсулина. Это признаки метаболического синдрома — фактора риска сердечно-сосудистых заболеваний и диабета», — отметила Ирина Виноградова.

Крысы, которые жили при естественном освещении Петрозаводска и при постоянном освещении, также отличались наименьшей продолжительностью жизни. В среднем крысы живут два с половиной года. А животные из этих двух групп прожили в среднем всего два года, и при вскрытии у них было найдено больше заболеваний на разных стадиях, чем в других группах. У них отмечалось увеличение спонтанного канцерогенеза, относительное количество особей, имеющих абдоминальное ожирение, было больше в этой группе по сравнению с другими. «В ходе нашего эксперимента в каждой из групп подопытных животных за исключением тех, кто прожил всю жизнь в полной темноте, были выделены подгруппы, которым давался гормон мелатонин в разных лекарственных формах. В этих подгруппах негативные факторы выражены не были, а продолжительность жизни выросла до четырех лет. Это позволяет утверждать, что вред организмам животных нанес не избыток света в ночное время сам по себе, а связанный с этим недостаток мелатонина», — рассказала Ирина Виноградова.

Это позволило ученым прийти к выводу, что причиной проблем со здоровьем стал недостаток мелатонина в организмах животных, проживших всю жизнь при освещении в ночное время. «Выработка мелатонина активнее всего идет во время глубокого сна в полной темноте, пик наступает около двух часов ночи», — отметила наша собеседница. В той группе крыс, которая жила в режиме 12 часов света — 12 часов темноты, также была подгруппа, которой давали мелатонин, но здесь гормон не оказал существенного влияния на здоровье животных. «Они и так жили в нормальных условиях, подпитка мелатонином им была не нужна, так как он вырабатывался в организмах животных в нормальных количествах», — пояснила наша собеседница.

«Эксперимент подтвердил изначальную гипотезу ученых, что освещение во время сна приводит к развитию ожирения, провоцирует развитие различных заболеваний, в том числе онкологических, и снижает продолжительность жизни», — говорит Ирина Виноградова. Во время эксперимента, по ее словам, впервые изучено влияние различных световых режимов на показатели гомеостаза и биологического возраста, развитие спонтанных опухолей и продолжительность жизни у крыс, получены экспериментальные данные, свидетельствующие о неблагоприятном действии естественного освещения Карелии (белые ночи летом и удлиненная темновая фаза в осенне-зимний период).

Белые ночи в Петразоводске. Набережная Онежского озера

.kp.ru

Задергивайте шторы на ночь

Ученым хорошо известно, что механизмы выработки и функции мелатонина в организмах животных и людей похожи. Поэтому эксперимент на крысах, по мнению Ирины Виноградовой, подсказывает, как режим сна поможет людям сохранить стройность и здоровье. «В регионах, где выражены белые ночи, как в Петрозаводске, и есть интенсивное уличное освещение ночью, важно спать при плотно закрытых шторах, а также не засыпать при свете и включенном телевизоре. Важно также ложиться спать до двух часов ночи, когда наступает пик выработки гормона», — рассказала Виноградова.

Первооткрывателем мелатонина стал профессор дерматологии Йельского университета (США) Аарон Лернер, когда занимался изучением природы витилиго (нарушение пигментации, исчезновение пигмента меланина на отдельных участках кожи) . В 1953 году Лернер выделил из бычьих эпифизов (орган человека и животных, который передает информацию о световом режиме окружающей среды во внутреннюю среду организма) экстракт, осветляющий кожу лягушки. Для поиска основного компонента он вместе с коллегами и помощниками переработал 250 тысяч эпифизов, на что ушли годы, и в 1958 году смог идентифицировать структуру действующего вещества, которое назвал «мелатонин».

В середине 1970-х годов ученые обнаружили связь между синтезом мелатонина в эпифизе и суточными ритмами человека и животных. У млекопитающих выявили высокий уровень мелатонина в течение ночи и низкий в течение дня, а у простейших обнаружили обратную закономерность. Примерно в те же годы ученые выяснили, что мелатонин вырабатывается не только в эпифизе, но и в червеобразном отростке кишечника, чуть позже удалось установить, что и это еще не все: синтез мелатонина был выявлен в других отделах желудочно-кишечного тракта, а затем и в других органах человека.

Затем удалось установить зависимость выработки мелатонина от освещенности и спектрального состава света. Избыток освещенности понижает выработку гормона, снижение освещенности, наоборот, увеличивает, а наибольшее влияние на выработку гормона оказывают синий и зеленый цвета светового спектра — синий цвет воспринимается небольшой группой светочувствительных ганглиональных клеток сетчатки глаза (ганглиональная клетка — это нервная клетка сетчатки глаза, способная генерировать нервные импульсы, в отличие от других типов нейронов сетчатки), а зеленый — палочками и колбочками.

Информация об интенсивности освещения в организме человека проделывает довольно длинный путь. От палочек и колбочек через ганглионарные клетки она поступает в гипоталамус. Затем эти сигналы попадают в шейный отдел спинного мозга, откуда поступают обратно в головной мозг и достигают эпифиза.

Концентрация мелатонина в сыворотке крови человека начинает возрастать примерно за два часа до привычного для человека времени отхода ко сну. Максимальные значения концентрации наблюдаются всегда во время темной фазы естественного цикла чередования дня и ночи — обычно это промежуток между полуночью и пятью часами утра по местному солнечному времени. Ученые выяснили, что такой ритм может быть выстроен искусственно.

У взрослого человека за сутки синтезируется около 30 мкг мелатонина, его концентрация в крови ночью в десятки раз больше, чем днем. При нормальном распорядке дня, который предусматривает ночной сон, на ночные часы приходится примерно 70 % суточной продукции мелатонина. При нарушении ночного сна выработка мелатонина в ночное время снижается и приближается к дневному уровню, то есть образуется суточный дефицит примерно в 40% от обычного уровня.

Интересно, что мелатонин не образуется в организмах зародышей и новорожденных млекопитающих, включая человека. В период внутриутробного развития используется материнский, поступающий через плаценту, а после рождения мелатонин поступает новорожденному с молоком матери. Самостоятельная секреция мелатонина у человека начинается на третьем месяце жизни, достигает максимума к пяти годам, после чего в течение всей жизни плавно, а в период полового созревания более резко снижается.

Феномен белых ночей связан с переходом вечерних сумерек в утренние, минуя фазу темноты. Специалисты делят сумерки на три этапа — гражданские (начинаются после захода Солнца, продолжаются до его снижения на 6° ниже горизонта), навигационные (Солнце находится между 6 и 12° ниже горизонта, отчетливо видны яркие звезды) и астрономические, когда Солнце движется между 12 и 18° ниже горизонта, заметны все звезды, но остается небольшая подсветка, которая может мешать наблюдению за космосом. В период белых ночей Солнце не уходит за горизонт больше чем на 9°. В день летнего солнцестояния, 21 июня, на широтах севернее 66,5° Солнце вообще не заходит за горизонт — наблюдается полярный день. На широтах 60,5–66,5° всю ночь продолжаются гражданские сумерки. На широтах 54,5–60,5° — навигационные, а до 48,5° бывают дни, когда астрономические сумерки длятся всю ночь. В Санкт-Петербурге период белых ночей длится с 11 июня по 2 июля, в Ненецком автономном округе — с 29 мая по 15 июля, а в Якутии и Исландии — с середины мая по середину августа.

В местах, расположенных за Полярным кругом, как северным, так и южным, период белых ночей переходит в полярный день, когда Солнце не опускается за горизонт. Длиннее всего полярный день на полюсах — на Северном он длится 190 дней в году, на Южном — 184.