Bagaimana Masyarakat Moden Mengecam Irama Circadian Kita

Kitaran siang-malam adalah salah satu corak kehidupan yang paling menentukan seperti yang kita ketahui. Kita hidup dalam persekitaran siklik dan irama sirkadian adalah elemen penting dalam biologi organisma hidup.

Banyak proses fisiologi diselaraskan dengan kitaran siang-malam, dimodulasi oleh petunjuk masa persekitaran seperti cahaya matahari. Jam biologi kita mesti mengesan perubahan siklik cahaya agar dapat menguruskan fungsi fisiologi kita dengan sewajarnya.Untuk melakukannya, perubahan cahaya dirasakan oleh sel-sel khusus di retina yang disebut sel ganglion retina; fotoreseptor retina ini menerima cahaya dan menghantar maklumat ke otak, lebih khusus ke struktur yang terletak di hipotalamus yang disebut inti suprachiasmatic (SCN). Neuron SCN kemudian menyampaikan maklumat temporal ke tisu lain, menghasilkan irama sirkadian yang diselaraskan dalam banyak proses tubuh kita.

Evolusi membuat kita menyesuaikan diri dengan persekitaran siklik kita dan kitaran luaran ini menjadi penting untuk menjaga keadaan yang sihat. Tetapi masyarakat moden telah mencemarkan kitaran ini. Penggunaan pencahayaan buatan secara meluas, misalnya, telah mengganggu kitaran cahaya-gelap harian semula jadi dengan cara yang jauh dari bahaya. Pendedahan cahaya yang berterusan dianggap sebagai faktor risiko kelemahan, dengan sejumlah kajian menyokong gagasan bahawa gangguan dalam irama sirkadian ini dapat memberi kesan yang besar kepada kesihatan.

Ini adalah masalah besar kerana dianggarkan sekitar 75% penduduk dunia mungkin terdedah kepada cahaya pada waktu malam. Juga, kerja shift sangat biasa (sekitar 20% pekerja di Eropah dan 29% di AS), dan kajian epidemiologi menunjukkan bahawa pekerja shift mempunyai peningkatan kejadian barah payudara, sindrom metabolik, obesiti, disfungsi tulang, penyakit kardiovaskular, strok dan gangguan tidur.

Tetapi walaupun kajian ini menunjukkan adanya hubungan antara pendedahan cahaya buatan dan masalah kesihatan, hubungan kausal sukar ditentukan dalam kajian manusia. Penyelidikan haiwan telah membantu kita memahami kesan sebenar gangguan irama sirkadian dan telah mendedahkan sejumlah mekanisme yang boleh mempengaruhi kesihatan. Walau bagaimanapun, kebanyakan kajian menggunakan jangka masa gangguan pendedahan cahaya yang agak singkat yang sebahagian besarnya gagal menghasilkan semula pola pendedahan cahaya dalam beberapa konteks manusia, seperti kerja shift, atau tempat rawatan intensif dan rumah jagaan, misalnya.

Satu kajian baru-baru ini telah menetapkan untuk mengisi jurang ini dengan menyiasat hubungan antara gangguan irama sirkadian dan penyakit jangka panjang. Dalam karya ini, tikus terkena cahaya berterusan selama 24 minggu dan beberapa parameter kesihatan diukur: irama pada jam tengah (SCN), fungsi otot rangka, struktur mikro tulang, dan fungsi sistem kekebalan tubuh dinilai pada pelbagai titik waktu semasa dan sesudah cahaya berterusan 24 minggu.

Hasil kajian menunjukkan bahawa irama sirkadian yang terganggu menyebabkan kesan buruk terhadap beberapa proses biologi. Rakaman neuron menunjukkan bahawa pendedahan jangka panjang terhadap cahaya berterusan menyebabkan penurunan ketara dalam irama pada alat pacu jantung sirkadian di otak, SCN. Cahaya berterusan juga mengurangkan fungsi otot, menyebabkan perubahan tulang, dan menyebabkan keadaan pro-radang sementara.

Sebenarnya, banyak perubahan ini selaras dengan keadaan penuaan yang dipercepat, iaitu penurunan kekuatan otot, daya tahan fizikal dan koordinasi motorik yang sering diperhatikan pada orang dewasa tua.

Perubahan yang berkaitan dalam struktur tulang juga diperhatikan. Tulang dibentuk oleh dua jenis tisu tulang: tulang trabecular (atau spongy) dan tulang kortikal (atau padat). Seiring usia, tulang spongy menjadi kurang padat, sedangkan tulang padat cenderung menebal. Pendedahan berterusan pada cahaya pada tikus menyebabkan kehilangan tulang trabekular secara progresif seperti yang diperhatikan pada osteoporosis yang berkaitan dengan usia awal, dan peningkatan ketebalan tulang kortikal yang konsisten dengan kesan penuaan yang dipercepat. Sehingga 21% orang dewasa tua mempunyai osteoporosis dan beberapa perubahan ini sebenarnya telah dilaporkan pada pekerja shift: kajian menunjukkan bahawa pekerja shift wanita mempunyai risiko peningkatan patah tulang dan penurunan kepadatan mineral tulang.

Pendedahan cahaya yang berterusan juga menyebabkan keadaan pro-radang yang meningkat. Setelah rangsangan imun, tikus yang terdedah kepada cahaya berterusan menunjukkan peningkatan pengeluaran molekul pro-radang dan penurunan rembesan sebatian anti-radang, walaupun kesan ini bersifat sementara. Keadaan pro-radang yang dipergiatkan ini juga diperhatikan semasa penuaan. Selanjutnya, kajian manusia juga menunjukkan bahawa pekerja shift mempunyai risiko peningkatan kanser dan sindrom metabolik yang berkaitan dengan disfungsi sistem kekebalan tubuh, yang juga diketahui memperburuk patologi yang berkaitan dengan usia.

Pengurangan irama pada SCN tikus yang terus terdedah kepada cahaya juga sepadan dengan perubahan irama yang berlaku pada individu yang berumur. Sebenarnya, penyelidikan baru-baru ini menunjukkan bahawa penurunan dalam jam sirkadian dalam SCN mungkin menjadi faktor penentu dalam penuaan, kemungkinan sistem sirkadian yang berumur sebenarnya dapat menyumbang kepada penurunan kesihatan yang berkaitan dengan usia.

Kajian ini menguatkan tanggapan bahawa pendedahan jangka panjang terhadap cahaya berterusan dapat memberi kesan yang besar kepada kesihatan. Menariknya, sebilangan besar parameter kesihatan yang diukur dengan cepat kembali normal setelah memulihkan kitaran cahaya-gelap biasa. Walaupun begitu, menjadi jelas bahawa pendedahan kepada cahaya buatan sama sekali tidak berbahaya. Dengan mengacaukan irama sirkadian kita melalui pendedahan cahaya yang berterusan, kita mungkin mempercepat proses penuaan kita dan secara aktif melemahkan kesihatan dan daya tahan kita terhadap penyakit.

Rujukan

Lucassen EA, et al (2016). Kitaran 24-jam Alam Sekitar Penting untuk Kesihatan. Curr Biol, 26 (14): 1843-53. doi: 10.1016 / j.cub.2016.05.038

Michaud M, et al (2013). Sitokin proinflamasi, penuaan, dan penyakit yang berkaitan dengan usia. J Am Med Dir Assoc, 14 (12): 877-82. doi: 10.1016 / j.jamda.2013.05.009

Nakamura TJ, et al (2016). Nukleus suprachiasmatic: penurunan berkaitan dengan irama biologi. J Physiol Sci, 66 (5): 367-74. doi: 10.1007 / s12576-016-0439-2

Quevedo I, Zuniga AM (2010). Ketumpatan mineral tulang rendah pada pekerja shift-rotating. J Clin Densitom, 13 (4): 467-9. doi: 10.1016 / j.jocd.2010.07.004

Stevens RG, et al (2014). Kanser payudara dan gangguan sirkadian dari pencahayaan elektrik di dunia moden. CA Cancer J Clin, 64 (3): 207-18. doi: 10.3322 / caac.21218

Wang XS, et al (2011). Perubahan kerja dan penyakit kronik: bukti epidemiologi. Occup Med (Lond), 61 (2): 78-89. doi: 10.1093 / occmed / kqr001

Artikel tetamu ini pada asalnya muncul di blog kesihatan dan sains yang memenangi anugerah dan komuniti bertema otak, BrainBlogger: Artificial Light dan Circadian Rhythm - Adakah Kita Mengacaukannya?