Mohou displeje mobilů a počítačů způsobovat obezitu? (2)
Pokud jste nečetli předchozí příspěvek na toto téma, tak zde je:
Mohou displeje mobilů a počítačů způsobovat obezitu?
Jaký je rozdíl mezi modrým světlem a tučnou stravou?
Opět se musím vrátit k problematice moderních zdrojů světla a k problematice filtrace denního světla okny a brýlemi. Zdá se, že podcenění výzkumu před hromadným nasazením nových LED světelných zdrojů může být příčinou řady zdravotních problémů. Přitom jsme mohli pozorovat změny již při zavádění fluorescenčních obrazovek počítačů, kdy se mohlo zjistit, že jejich světlo může způsobovat problémy se zrakem.
Naši předci měli celkem štěstí při zavádění fluorescenčních trubic (zářivek) do škol a pracovních provozů. Zářivky se podařilo udělat tak, že ještě i dnes slouží jako kontrolní zdroje bílého světla ve studiích na zvířatech. To ale neznamená, že nemají žádný vliv, jen to znamená, že vliv byl dostatečně malý a nebyl zpozorován. U LED zdrojů světla je to jiné.
Velmi se mi líbí tento obrázek z cca 10 let staré studie. Ukazuje porovnání spektrálních vlastností denního světla a umělých zdrojů světla. Povšimněte si, že ranní i polední spektrum denního světla se příliš neliší, při západu slunce je světlo více červené a modrofialová složka je silně potlačena. Proč je ranní světlo podobné polednímu nevím, osobně si myslím, že opravdové ranní světlo bude stejné jako soumrak, ale tak brzy asi nikdo v dnešní době nevstává. Dobře to odpovídá tomu, že právě modrofialová složka světla aktivuje OPN5 a probouzí nás k denní aktivitě. Zároveň působí proti účinkům modrého světla tím, že potlačuje lipolýzu a termogenezi.
Moderní zdroje světla vynikají svou úzkopásmovostí. Kromě světla ze žárovek, tedy tepelných zdrojů, vidíme samé ostré fluorescenční hroty. Upozornil bych hlavně na to, že u zářivek je kromě modrého hrotu přítomen i malý fialový vrchol. Můžeme se na něj podívat i přímo na obrázku z katalogu firmy OSRAM.
 |
| OSRAM NATURA T8 L 36 W/76 |
Zvýraznil jsem zeleně oblast fialového světla kolem 400 nm a 360 nm. Jedná se o světlo aktivující biologický fotoreceptor OPN5 s největší citlivostí kolem 380 nm, ale za oční čočkou má nejvyšší citlivost cca na 425 nm. Ale světelné zdroje osazené LED tuto oblast zcela ignorují.
Ovlivnění biologických mechanizmů světlem je velmi podceňovaná oblast vědy. Uvádějí snad někdy studie na zvířatech typ osvětlení, použité žárovky nebo zářivky a jejich konkrétní typy? Nevšiml jsem si. Když autoři uvádějí světelný režim, obvykle víme jen že mají cyklus 12 h světla a 12 h tmy. Ale jaké světelné zdroje byly použity, nebo jestli bylo přítomno i denní světlo, to se nedozvíme. A to je škoda, protože starý výzkum určitě probíhal pod jiným osvětlením než výzkum nový. Myslím si, že nové studie používají častěji LED osvětlení než zářivky. Všichni chtějí spořit energii. Výsledky starých výzkumů budou nereplikovatelné v novém prostředí. To je docela zásadní problém.
O tom, že světlo má vliv, by vědci měli vědět. Například již výše jmenovaná studie na C.elegans ukazovala, jak různý může být vliv různých zdrojů světla na výsledky. Není to jen jednoduchý vztah, že čím kratší je vlnová délka světla a čím modřejší světlo je, tím horší. Tak to právě vůbec není. Pravděpodobně to není ani přímý vliv vyšší kvantové energie fotonů, co ničí tkáně organizmů osvětlených jednobarevným modrým světlem. Orgány jsou uloženy hluboko v těle, kam žádné přímé modré záření nedosáhne, ale i přesto jsou poškozovány modrým světlem. Jak je to možné? Mohly by to způsobovat tuky, které modré světlo uvolňuje lipolýzou?
Ale místo prvoplánového předpokladu, že lipolýza modrým LED světlem působí proti obezitě, je to pravděpodobně přesně naopak.
 |
| WAT - bílá tuková tkáň, BAT - hnědá tuková tkáň, UCP1 - marker termogeneze v BAT, beze změny aktivity |
Jaká je moje hypotéza?
Já si myslím, že uložený tuk spolu s ozářením modrým světlem simuluje při půstu vysoce tučnou stravu. Uložený tuk se prostě uvolní příliš rychle a zaplaví tělo podobně jako při tučné stravě. O tom, jak hodně to poškodí organizmus, pak rozhoduje složení nenasycených a polynenasycených kyselin v triglyceridech, konkrétně jak snadno mohou peroxidovat při oxidativním stresu a kolik aldehydů vznikne v přítomnosti peroxidu vodíku.
Je mnoho studií o vysoce tučné stravě myší a jiných zvířat. Typicky dojde v prvních dnech studie k poškození jaterních mitochondrií oxidačním stresem, takže se zvířata přejídají a snědené tuky se musí uložit do tukových tkání, kde také poškodí mitochondrie a vyvolají buněčnou senescenci.
Co přesně je v mitochondrii poškozeno jako první nevíme, ale dá se předpokládat, že je to mitochondriální kardiolipin, protože oxidační stres "osvobodí" z kardiolipinu linolovou kyselinu a vyprodukuje aldehyd HNE, tedy toxin, který potlačí aktivitu řady enzymů, zpomalí metabolizmus i samotné odbourávání HNE, navíc spustí polyolovou dráhu a chronický zánět. Vhodným složením tuků můžeme těmto procesům předejít a zabránit poškození mitochondrií i na tučné stravě.
Dokáže navodit modré světlo stejný problém?
Podívejme se na časový průběh jednoho takového pokusu s modrým světlem na standardní myší nízkotučné stravě. Myši v modrém LED světle snadno tloustnou, ale co je zajímavé, není to tím, že by přijímaly více potravy. Naopak přijímají méně, přesto tloustnou.
Po čtyřech týdnech režimu s expozicí 5h modrého světla denně vidíme změnu pouze na zvýšené hladině glukózy na lačno a vyššímu poklesu hladiny glukózy při stimulaci inzulinem. Moje osobní vysvětlení je takové, že modré LED světlo způsobilo zvýšenou lipolýzu a uvolnilo volné mastné kyseliny (FFA) z tukových zásob, zejména v době odpočinku. Hladiny volných mastných kyselin zvýší jaterní zpracování tuků a ovládají glukoneogenezi.
To, že zvýšenou glukoneogenezi vidíme jako zvýšenou hladinu glukózy na lačno je projev její nedostatečnosti v játrech a zvýšené glukoneogeneze v ledvinách. Proto je vyšší glukóza na lačno, ale také je vyšší export tuků z jater zpět do tukové tkáně. Zvýšená obrátka tuků by byla dobrá pouze v případě, kdyby se podařilo zvýšit spalování tuků, například v hnědé tukové tkáni. K tomu ale nedošlo, k tomu je asi potřeba víc slunečního bílého světla.
Zatím jsou efekty dost podobné s tučnou stravou. Ale při rychlém přechodu na tučnou stravu se myši přejídají, zde ne. Procesy jsou zde asi pomalejší.
Volné mastné kyseliny uvolněné zvýšenou lipolýzou z tukové tkáně aktivují zvýšenou glukoneogenezi pro snadnější ukládání tuků, zvednou si tak hladinu inzulinu. Acetyl-CoA vytvořený z FFA aktivuje ukládání tuků i glukoneogenezi. Pokud jde snadno ukládat tuky, uloží se bez zvýšené glukoneogeneze. Problémy s ukládáním tuků způsobují obezitu, mění metabolizmus.
Asi zde musí být tuková tkáň poškozena již v prvních týdnech pokusu. Modré světlo kromě lipolýzy asi má i další efekty, které tukovou tkáň poškozují. Přetížená tuková tkáň se brání, to vede ke zvýšení glukoneogeneze pro zvýšení exportu tuků z jater, ten ale není možný, proto dochází k snížení příjmu potravy.
Takto to pokračuje i v osmém týdnu, vyšší FFA a glukoneogeneze, ukládání tuků ale glukózová intolerance se ještě zvýšila, množství inzulinu již nestačí kompenzovat glukoneogenezi. Dochází ke zvýšení hladin glukózy po jídle, což spouští jaterní polyolovou dráhu, produkci fruktózy, potlačení antioxidační ochrany s následnou produkcí HNE z linolové kyseliny, spustí se chronický zánět. Ve 20 týdnu tedy vidíme další snížení účinků inzulinu.
Je zajímavé, že ve 40 týdnu se skupiny opět potkaly. Ve 32 týdnu byla citlivost na inzulin nejnižší, ale pak se něco stalo. Jako by se potlačila produkce inzulinu, zvýšila se citlivost na inzulin a snížila se i hladina glukózy. Co se mohlo stát? Že by se po delší době pokusu vypnula aktivace lipolýzy modrým světlem? Nebo se vyčerpala linolová kyselina z tukové tkáně?
Lipolýza přednostně uvolňuje polynenasycené tuky (PUFA), právě to může být na modrém světle to nejproblematičtější. Vytváří prostředí s velmi rychlým spalováním tuků, které ale produkuje oxidační stres a vytváření aldehydů. Klade velké nároky na antioxidační ochranu a na enzymy odstraňující aldehydy, zejména na ALDH2.
Náprava ve 40 týdnu by tedy mohla být způsobena i vyčerpáním přebytku linolové kyseliny a s tím související změnou složení FFA. Myši byly na nízkotučné stravě, přebytky linolové kyseliny musely mít uloženy ve svých zásobách tuků. Je velmi zajímavé, že ze stavu s největší inzulinovou rezistencí myši dokázaly během pár týdnů napravit metabolizmus zpět na srovnatelný s kontrolní skupinou.
 |
| Poškození pohlavních orgánů modrým LED světlem |
Ale ani to je nedokázalo ochránit před trvalými změnami orgánů uložených hluboko v těle, v místech, kam modré světlo nikdy nepronikne. No asi to pro nás už není taková záhada, poškození pravděpodobně způsobily právě přebytečné volné mastné kyseliny uvolněné modrým světlem LED, podobně jako se to děje při nevhodně složené tučné stravě.
 |
| Změna tvaru hlaviček spermií po expozici myší modrým LED světlem |
Teď si asi řeknete, že se za každou cenu musíte vyhýbat modrému světlu LED žárovek. To ale možná vůbec není nutné. Modré světlo slunce vlastně vůbec není nebezpečné a asi má i svou nezastupitelnou funkci. Pokud úzkopásmové modré LED světlo doplníme i fialovým indigo LED světlem, možná by výsledky skupiny osvětlené kompletním LED světlem byly srovnatelné s kontrolní skupinou. Fialové světlo totiž pravděpodobně přes oční receptory OPN5 potlačuje lipolýzu a působí tak proti účinkům čistě modrého světla. Bílé světlo prostě má být kompletní, ne jen několik špiček v barevném spektru.
Možná by jen stačilo doplnit mezery ve spektru dalšími LED, abychom dokázali z problematických zdrojů světla vytvořit zdravé a úsporné žárovky. Stačí tomu jen věnovat více výzkumu.
Následující
Zdroje:
Spectral properties of smart LED lamps
Violet-light suppression of thermogenesis by opsin 5 hypothalamic neurons
Metabolic responses of light and taste receptors – unexpected actions of GPCRs in adipocytes
Cell-autonomous light sensitivity via Opsin3 regulates fuel utilization in brown adipocytes
A Retinal Ganglion Cell That Can Signal Irradiance Continuously for 10 Hours
The Hidden Cost of Blue Light: Multiorgan Pathology Induced by LED Exposure in Mice
The Hidden Harms of Modern Lighting and the Fight to Bring Back Incandescent Bulbs
Komentáře
Okomentovat