Почему время, проведенное за экраном, может нарушить сон

Для большинства людей время, проведенное перед экранами компьютеров, телефонов, iPad, составляет много часов и часто может нарушить сон. Теперь исследователи из Института Солка точно определили, как определенные клетки глаза обрабатывают окружающий свет и перестраивают наши внутренние часы - ежедневные циклы физиологических процессов, известные как циркадный ритм. Когда эти клетки подвергаются воздействию искусственного света поздно ночью, наши внутренние часы могут сбиться с толку, что приводит к целому ряду проблем со здоровьем.

Результаты, опубликованные 27 ноября 2018 года в журнале Cell Reports, могут помочь в разработке новых методов лечения мигрени, бессонницы, смены часовых поясов и нарушений циркадного ритма, которые связаны с когнитивной дисфункцией, раком, ожирением, резистентностью к инсулину, метаболическим синдромом и многим другим.

"Мы постоянно подвергаемся воздействию искусственного освещения, будь то экранное время, дневное пребывание в помещении или бодрствование допоздна", - говорит профессор Сэтчин Панда, старший автор исследования. "Такой образ жизни приводит к нарушению наших циркадных ритмов и имеет пагубные последствия для здоровья".

Задняя часть наших глаз содержит сенсорную мембрану, называемую сетчаткой, самый внутренний слой которой содержит крошечную подгруппу светочувствительных клеток, которые работают подобно пикселям в цифровом фотоаппарате. Когда эти клетки подвергаются постоянному воздействию света, в них происходит непрерывная регенерация белка под названием меланопсин, который сигнализирует мозгу об уровне освещенности окружающей среды непосредственно для регулирования сознания, сна и бдительности. Меланопсин играет ключевую роль в синхронизации наших внутренних часов после 10 минут пребывания на свету и при ярком освещении подавляет выработку гормона мелатонина, ответственного за регулирование сна.

"По сравнению с другими светочувствительными клетками глаза, меланопсиновые клетки реагируют на воздействие света до тех пор, пока он действует, или даже на несколько секунд дольше", - говорит Людовик Мюр, штатный научный сотрудник и первый автор статьи. "Это очень важно, потому что наши циркадные ритмы рассчитаны на то, чтобы реагировать только на длительное освещение".

В новой работе исследователи из Солка использовали молекулярные инструменты, чтобы активировать выработку меланопсина в клетках сетчатки у мышей. Они обнаружили, что некоторые из этих клеток обладают способностью поддерживать световую реакцию при воздействии повторяющихся длительных световых импульсов, в то время как другие теряют чувствительность.

Общепринятое мнение гласит, что белки, называемые аррестинами, которые останавливают активность определенных рецепторов, должны останавливать светочувствительную реакцию клеток в течение нескольких секунд после включения света. Исследователи были удивлены, обнаружив, что аррестины на самом деле необходимы для того, чтобы меланопсин продолжал реагировать на длительное освещение.

У мышей, у которых отсутствовала любая из версий белка аррестина (бета-аррестин 1 и бета-аррестин 2), клетки сетчатки, продуцирующие меланопсин, не могли поддерживать свою чувствительность к свету при длительном освещении. Оказывается, причина в том, что аррестин помогает регенерации меланопсина в клетках сетчатки.

"Наше исследование показывает, что два аррестина обеспечивают регенерацию меланопсина особым образом", - говорит Панда. "Один аррестин выполняет свою обычную функцию - подавляет реакцию, а другой помогает белку меланопсину восстановить свой светочувствительный кофактор сетчатки. Когда эти два шага выполняются в быстрой последовательности, клетка, по-видимому, непрерывно реагирует на свет".

Лучше понимая взаимодействие меланопсина в организме и то, как глаза реагируют на свет, Panda надеется найти новые мишени для борьбы с искажениями циркадных ритмов, вызванными, например, искусственным освещением. Ранее исследовательская группа Panda обнаружила, что химические вещества, называемые опсинамидами, могут блокировать активность меланопсина у мышей, не влияя на их зрение, что является потенциальным терапевтическим средством для устранения гиперчувствительности к свету, с которой сталкиваются страдающие мигренью. Далее исследователи намерены найти способы воздействия на меланопсин, чтобы восстановить работу внутренних часов и помочь справиться с бессонницей.