Funkcjonowanie zegara biologicznego człowieka w warunkach skażenia światłem

• Autorzy: Skwarlo-Sonta K.

Warianty tytułu

EN

Light polution as a factor disturbing human biological clock

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Warunki życia na Ziemi są określone m.in. przez sekwencyjnie następujące okresy światła i ciemności (dzień i noc), których wzajemne proporcje zmieniają się w ciągu roku, ale zawsze zamykają w 24-godzinnej dobie. Tym samym warunki te cechuje całkowita przewidywalność. Zwierzęta zamieszkujące naszą planetę podejmują aktywność behawioralną i metaboliczną adekwatnie do aktualnej sytuacji, a nawet z odpowiednim wyprzedzeniem, co implikuje konieczność występowania u nich endogennego zegara biologicznego, odmierzającego upływ czasu i wydającego reszcie organizmu stosowne „polecenia”. Postępowanie zgodnie z owymi wskazówkami umożliwia odpowiednie korekty behawioru i tempa metabolizmu, przeprowadzane w celu możliwie jak największego dostosowania zwierzęcych reakcji i zachowań do warunków środowiskowych. Podstawowym narządem kręgowców uczestniczącym w przekazywaniu informacji o warunkach świetlnych otoczenia jest szyszynka - gruczoł neuroendokrynowy wytwarzający melatoninę, czyli hormon ciemności. Aktywność biosyntetyczną szyszynki hamuje światło. To długość nocy wyznacza okres syntezy melatoniny, dlatego działa ona jak „zegar i kalendarz”. Jedna ze zdobyczy cywilizacyjnych, czyli wszechobecne światło elektryczne, sprawia jednak, że człowiek traci związek z naturalnymi warunkami środowiskowymi. Łatwość pokonywania dużych odległości, nieustanna aktywność w ciągu doby, tygodnia, roku (24/7 /365) oraz używanie wielu urządzeń, emitujących światło o różnej długości fali, bardzo ułatwiają nam życie. Ale wszystkie te czynniki zakłócają pracę nie tylko szyszynki, lecz także całego mechanizmu zegarowego, stając się przyczyną wielu chorób cywilizacyjnych, mających coraz większy zasięg.

EN

Life on Earth is related to its rotations, introducing the diurnal and seasonal changes experienced by all living organisms. Among the environmental signals, the photoperiod is one of the most important cues responsible for the timing of the diurnal and seasonal rhythms and ensuring their synchronization to the annual geophysical cycles. The circadian system, entrained to the day-night cycle, allows organisms to anticipate and adapt to the 24-hr daily cycles of the environment, ensuring that behavioral and physiological responses occur during right temporal niche. On the other hand, the pineal gland, a neuroendocrine organ existing in all vertebrates, is a structure responsible for translating these environmental information into a chemical message understood by the cells and tissues within the body. This message consists of the pineal hormone melatonin, synthesized and released from the pineal gland in the rhythmical fashion. Light is a factor inhibiting activity of the pineal gland while during the nocturnal darkness melatonin is synthesized and released to the blood. Melatonin consists of a message of darkness and therefore it acts for an organism as „a clock and calendar”. In the modern society, having enormous benefits from the omnipresent electricity, the darkness at night is vanishing because of the light pollution steadily increasingly. Facility of the transmeridian traveling, shift-work and activity 24/7 /365, as well as using numerous instruments emitting different wavelength light enormously improves our life but, on the other hand, all these factors can alter human physiology, and in particular its circadian organization. Desynchronization of the internal rhythms from each other and decoupling them from the local environment could be one of the mechanisms underlying the adverse effect of light pollution on the wild life ecology and human physiology contributing to the etiology and affects the risk of several human disorders.

Słowa kluczowe

PL

zegar biologiczny; funkcjonowanie; czlowiek; skazenie; swiatlo; zagrozenia zdrowia; zagrozenia zycia

• Wydawca: -
• Czasopismo: Prace i Studia Geograficzne
• Rocznik: 2014
• Tom: 53
• Opis fizyczny: s.129-144,rys.,tab.,fot.,bibliogr.

Twórcy

autor

Skwarlo-Sonta K.

• Wydział Biologii, Uniwersytet Warszawski w Warszwie, Warszawa

Bibliografia

• Arendt J. i Skene D.J. (2005), Melatonin as a chronobiotic, „Sleep Medicine Reviews”, 9: 25-39.
• Aschoff J. (1960), Exogenous and endogenous components in circadian rhythms, „Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology”, 25: 11-28.
• Bębas P. (2010), O złożoności zegara biologicznego owadów, czyli jak narządy odmierzają, czas, „Kosmos”, 59(3-4): 497-511.
• Bell-Pedersen D., Cassone V.M., Earnest D.J., Golden S.S., Hardin P.E., Thomas T.L. i Zoran M.J. (2005), Circadian rhythms from multiple oscillators: lesson from diverse organisms, „Nature Reviews Drug Discovery”, doi: 10.1038/nrd1633.
• Claustrat B., Brun J. i Chazot G. (2005), The basic physiology and pathophysiology of melatonin, „Sleep Medicine Reviews”, 9: 11-24.
• Froy O. (2007), The relationship between nutrition and circadian rhythms in mammals, „Frontiers in Neuroendocrinology”, 28: 61-71.
• Hastings M.H., Reddy A.B. i Maywood E.S. (2003), A clockwork web: circadian timing in brain and periphery, in health and disease, „Nature Reviews Neuroscience”, 4: 649-661.
• Karasek M. (1997), Szyszynka i melatonina, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa-Łódź.
• Krzeptowski W.D. (2012), Molekularny mechanizm zegara okołodobowego, czyli jak organizmy mierzą, czas, „Kosmos”, 61(2): 305-318.
• Kudo T., Horikawa K. i Shibata S. (2007), Circadian rhythms in the CNS and peripheral clock disorders: the circadian clock and hyperlipidemia, „Journal of Pharmacological Sciences”, 103: 139-143.
• Kulczykowska E., Kasprzak M., Kałamarz H., Kuriata M., Nietrzeba M., Jerzak L. i Kamiński P. (2007), Melatonin and thyroxine response to pollution in white strok nestlings (Ciconia ciconia): Aspects of rhythmicity and age, „Comparative Biochemistry and Physiology”, 146: 392-397.
• Pandi-Perumal S.R., Trakht I., Srinivasan V., Spence D.W., Meastroni G.J.M., Zisapel N. i Cardinali D.P. (2008), Physiological effects of melatonin: Role of melatonin receptors and signal transduction pathways, „Progress in Neurobiology”, 85: 335-353.
• Sharma V.K. (2003), Adaptive significance of the circadian clock, „Chronobiology International”, 20: 901-919.
• Shuboni D. i Yan L. (2010), Nightime dim light exposure alters the responses of the circadian system, „Neuroscience”, doi: 10.1016/j.neuroscience.2010.08.009.
• Skwarło-Sońta K. i Majewski P. (2010), Melatonina, wielofunkcyjna cząsteczka sygnałowa w organizmie ssaka: miejsca biosyntezy, funkcje, mechanizmy działania, „Folia Medica Lodziensia”, 37/1: 1-41.
• Stevens R.G. (2009), Electric light causes cancer? Surely you're joking, Mr. Stevens, „Mutation Research”, 682: 1-6.
• Stevens R.G., Blask D.E., Brainard G.C., Hansen J., Lockley S.W., Provencio I., Rea M.S. i Reinlib L. (2007), Meeting report: The role of environmental lighting and circadian disruption in cancer and other diseases, „Environmental Health Perspectives”, 115: 1357-1362.
• Tan D.-X., Hardeland R., Manchester L.C., Paredes S.D., Korkmaz A., Sainz R.M., Mayo J.C., Fuentes-Broto L. i Reiter R.J. (2010), The changing biological roles of melatonin during evolution: from an antioxidant to signal of darkness, sexual selection and fitness, „Biological Reviews”, 85: 607-623.
• Wood B., Rea M.S., Plinick B. i Figueiro M.G. (2012), Light level and duration of exposure determine the impact of self-luminous tablets on melatonin suppression, „Applied Ergonomics”; <http://dx.doi.org/10.1016/j.apergo.2012.07.008>.