現代社会が私たちの概日リズムを汚す方法

昼と夜のサイクルは、私たちが知っているように、人生の最も明確なパターンの1つです。私たちは周期的な環境で生活しており、概日リズムは生物の生物学において不可欠な要素です。

多くの生理学的プロセスは、日光のような環境のタイミングの合図によって変調され、昼夜のサイクルと同期しています。私たちの体内時計は、それに応じて生理機能を管理するために、光の周期的変動を検出する必要があります。そうするために、光の変化は網膜神経節細胞と呼ばれる網膜の特殊な細胞によって感知されます。これらの網膜視細胞は光を受け取り、情報を脳、より具体的には視交叉上核（SCN）と呼ばれる視床下部にある構造に送信します。 SCNニューロンはその後、時間情報を他の組織に伝え、身体のプロセスの多くで同期した概日リズムを生成します。

進化によって私たちは周期的な環境に順応し、これらの外部サイクルは健康な状態の維持に不可欠になりました。しかし、現代社会はこれらのサイクルを汚染しています。たとえば、人工照明の普及により、自然な毎日の明暗サイクルが無害とはほど遠い方法で大きく阻害されています。継続的な光への曝露は脆弱性の危険因子と見なされており、概日リズムのこの混乱は健康に大きな影響を与える可能性があるという考えを支持する多くの研究があります。

世界の人口の約75％が夜間に光にさらされる可能性があると推定されているため、これは大きな問題です。また、交代制勤務はかなり一般的であり（ヨーロッパでは約20％、米国では約29％）、疫学調査により、交代勤務労働者の乳がん、メタボリックシンドローム、肥満、骨機能障害、心血管疾患、脳卒中および睡眠障害。

しかし、これらの研究は人工的な光への曝露と健康問題の間の相関関係を示していますが、因果関係は人間の研究では決定することが困難です。動物の研究は、概日リズムの混乱の実際の影響を理解するのに役立ち、それが健康に影響を与えることができる多くのメカニズムを明らかにしました。ただし、ほとんどの研究は、比較的短時間の露光中断を使用しており、シフト勤務や集中治療施設や特別養護老人ホームなど、一部の人間の状況では露光パターンを再現できません。

最近の研究では、概日リズムの長期的な混乱と疾患との関係を調査することにより、このギャップを埋めることに着手しました。この作業では、マウスを24週間連続光にさらし、いくつかの健康パラメーターを測定しました：中央時計（SCN）の律動性、骨格筋機能、骨の微細構造、および免疫系機能を、中および後のさまざまな時点で評価しました24週間の連続照明。

調査結果は、乱れた概日リズムがいくつかの生物学的プロセスに有害な影響を引き起こすことを示しました。ニューロンの記録により、連続光への長期間の曝露が、脳の概日ペースメーカーであるSCNの律動性を著しく低下させることが明らかになりました。継続的な光も筋肉機能を低下させ、骨の変化を引き起こし、一過性の炎症誘発性状態を誘発しました。

実際、これらの変化の多くは、老化が加速している状態、つまり、高齢者によく見られる筋力、身体持久力、運動協調の低下と一致していた。

骨構造の関連する変化も観察された。骨は、2種類の骨組織によって形成されます。小柱（または海綿）骨と皮質（または緻密）骨です。年齢を重ねるにつれて、海綿状骨は密度が低くなり、コンパクトな骨は厚くなる傾向があります。マウスでの継続的な光への曝露は、若年性骨粗しょう症で観察されたものと同様の海綿骨の進行性の喪失、および加齢の加速効果と一致する皮質骨の厚さの増加を引き起こしました。高齢者の最大21％が骨粗しょう症を患っており、これらの変化のいくつかは実際に交代勤務労働者で報告されています。研究により、女性の交代勤務労働者は骨折のリスクが高く、骨ミネラル密度が低いことが示されています。

光への継続的な暴露はまた、炎症誘発性の状態を高めます。免疫刺激時に、連続的な光にさらされたマウスは、この効果が一時的であったとしても、炎症誘発性分子の生産の増加と抗炎症性化合物の分泌の減少を示しました。この強化された炎症誘発性状態は、老化中にも観察されます。さらに、人間の研究では、交代勤務労働者が、加齢に伴う病状を悪化させることでも知られている免疫系機能障害に関連する癌やメタボリックシンドロームのリスクが高いことも示しています。

継続的に光にさらされているマウスのSCNにおける律動性の低下は、高齢者で発生するリズムの変化にも一致します。実際、最近の研究では、SCN内の概日時計の障害が加齢の決定的な要因である可能性があり、高齢者の概日システムが実際に加齢に伴う健康低下に寄与している可能性が高いことが示唆されています。

この研究は、継続的な光への長期暴露が健康に大きな影響を与える可能性があるという考えを固めました。興味深いことに、測定された健康パラメーターのほとんどは、通常の明暗サイクルに戻った後、すぐに正常に戻りました。それにもかかわらず、人工光への曝露はまったく無害ではないことが明らかになります。絶え間ない光への露出を通して私たちの概日リズムをいじることによって、私たちは私たちの老化プロセスを加速し、私たちの健康と病気への抵抗力を積極的に弱めているかもしれません。

参考文献

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このゲスト記事は元々、受賞歴のある健康と科学のブログと脳をテーマにしたコミュニティ、BrainBlogger：Artificial Light and Circadian Rhythm – Are We Messing It Up？