Искусственное освещение или солнечный свет: риски для нервной системы и синтеза витамина D

Искусственное освещение, несмотря на все свои удобства, оказывает значительное и преимущественно негативное влияние на организм человека. Избыточная яркость в вечерние часы и недостаток темноты могут вызывать сбои в естественных ритмах, что, в свою очередь, сказывается на качестве отдыха и общем состоянии здоровья.

Свет в ночное время вызывает физиологические и метаболитические нарушения, в том числе сбой синтезе и действии следующих гормонов: мелатонин, глюкокортикоиды, тиреоидные гормоны, эстроген [1].

Мелатонин участвует в регуляции сна. Он координирует не только суточные, но и сезонные ритмы. Свет, излучаемый многими искусственными источниками освещения, подавляет выработку гормона, что приводит к нарушению сна и бессоннице. Вследствие чего развивается хроническая усталость и снижение работоспособности. Также это негативно сказывается на когнитивных функциях, концентрации внимания и памяти. Нарушение светового режима негативно влияет на циркадные ритмы, что приводит к десинхронизации между различными физиологическими процессами. Глюкокортикоиды являются важными гормонами циркадных ритмов, особенно в стрессовых условиях, так как световые загрязнения могут интерпретироваться как стрессор. Происходит чрезмерная секреция данных гормонов. Высокий уровень кортизола приводит к нарушению углеводного обмена, вследствие чего развивается сахарный диабет и гипергликемия. Гиперпродукция кортизола снижает уровень лимфоцитов и увеличивает количеств нейтрофилов, что подавляет иммунитет. Десинхронизация циркадных ритмов может привести к увеличению уровня провоспалительных цитокинов, что способствует развитию хронических воспалительных заболеваний [1, 2].

Нарушение циркадных ритмов и недостаток сна могут усугубить симптомы депрессии и тревожности. Недостаток естественного солнечного света в зимнее время может вызывать сезонное аффективное расстройство, характеризующееся снижением настроения, усталостью, повышенным аппетитом и сонливостью [3].

Естественный свет складывается из волн разной длины и образует полный спектр, который включает ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. В то время как большинство светодиодных ламп не излучают ультрафиолетовые лучи. Это связано с тем, что люминофоры внутри ламп, преобразуют большую часть производимого света в белый свет, а ультрафиолетовое излучение находится в области электромагнитного спектра, который не характерен для светодиодов. Витамин D синтезируется в коже человека под воздействием ультрафиолетового излучения, поступающего от солнца. Этот процесс начинается с образования провитамина D3 (холекальциферол) в мальпигиевом и базальном слое эпидермиса кожи из 7-дегидрохолестерола в результате неферментативной, зависимой от ультрафиолетового света, с длиной волны 290–315 нм, реакции фотолиза. В эпидермисе холекальциферол связывается с витамином D-связывающим белком и 70% его из кровотока поступает в печень, а другая часть поступает в жировые клетки, где формируется депо витамина D. Сам по себе витамин D биологически неактивен, реализация его биологических эффектов возможна лишь после метаболических преобразований в печени до 25-гидроксивитамина D и в почках до 1,25-дигидроксивитамина D, который является конечным и самым активным метаболитом витамина D. Таким образом, солнечный свет является основным источником витамина D для большинства людей, и регулярное пребывание на солнце в умеренных количествах является важным фактором для поддержания нормального уровня этого витамина [4].

Рис. Синтез витамина D

Витамин D (кальциферол) играет важную роль в организме, регулируя множество физиологических процессов, например, кальциевый обмен. Но недавние исследования показали, что это вещество регулирует процессы морфологии и физиологии нервной системы как на уровне эмбриона, так и у взрослого человека. Таким образом, витамин D является нейроактивным стероидным гормоном. Важность витамина D как нейростероида подтверждается следующими эффектами: в головном мозге осуществляется биосинтез активной формы витамина, установлена повсеместная экспрессия рецепторов VDR (vitamin D receptor) в мозгу, а активированные VDR-рецепторы принципиально важны для биосинтеза дофамина. Витамин D осуществляет регуляцию нейротрофических факторов, проявляет нейропротекторные эффекты; установлены ассоциации дефицита витамина D с рядом нейродегенеративных патологий и когнитивных нарушений [5].

Гиповитаминоз витамина D связан с несколькими нервно-психическими расстройствами, включая деменцию, болезнь Паркинсона, рассеянный склероз, эпилепсию и шизофрению. Существует несколько предполагаемых механизмов, с помощью которых гиповитаминоз D может влиять на эти расстройства. Один из таких механизмов – апоптоз нейронов. Апоптоз нейронов – это запрограммированная гибель нейронов. Гиповитаминоз D вызывает этот специфический апоптоз, снижая экспрессию цитохрома С и замедляя клеточный цикл нейронов. Цитохром С – это белок, который способствует активации проапоптотических факторов. Второй механизм связан с нейротрофическими факторами, такими как фактор роста нервов, нейротрофический фактор головного мозга, нейротрофический фактор глиальных клеток. Эти нейротрофические факторы – это белки, которые участвуют в росте и выживании развивающихся нейронов, а также в поддержании зрелых нейронов [6, с. 172-179].

Дефицит витамина D повышает риски развития депрессии в любом возрасте (включая детский и пожилой). Доказано, что рецепторы витамина расположены в зонах головного мозга, отвечающего за планирование, обработку и формирование воспоминаний – нарушение активации этих рецепторов также запускают механизмы формирования депрессии. Медиками Университета штата Орегон (США) было проведено исследование 180 студенток, которое показало, что симптомы депрессии чаще встречались у девушек со сниженным уровнем витамина D. Депрессивный синдром негативно сказывается на когнитивных показателях, приводящих к нарушению памяти [7].

Вывод

В данной статье было рассмотрено влияние искусственного освещения на организм человека. Можно сделать вывод о том, что необходимо минимизировать воздействие данного освещения, особенно в вечернее и ночное время. Также нужно поддерживать оптимальный уровень витамина D для поддержания нормальных физиологических процессов, психического здоровья и снижения риска развития хронических заболеваний. Необходимы дальнейшие исследования для разработки эффективных стратегий компенсации негативных последствий современного образа жизни, характеризующегося недостатком естественного света и дефицитом витамина D.