Жители Арктики подвергаются воздействию экстремальных сезонных изменений в цикле смены дня и ночи. Весной и осенью в северных широтах быстро меняются яркость естественного света и продолжительность светлых и темных фаз в течение суток. Такие условия жизни негативно сказываются на здоровье и благополучии людей: даже после ночного отдыха они ощущают сонливость, усталость и подавленное настроение.
Свет является ключевым фактором, поддерживающим согласование внутренних биологических часов с сезонными изменениями среды. Известно, что польза света для циркадной системы и здоровья человека зависит от фазы внутренних биологических часов и уменьшается с раннего утра до позднего вечера. В определенный момент польза дневного света исчезает и появляются опасные эффекты света в ночное время. Этот поворотный момент может зависеть от внутреннего циркадного периода человека и его привычного хронотипа сна, но также может наступить, когда доступность солнечного света сильно меняется во времени, как, например, в сезоны в высоких широтах. Сезонные различия в доступности света и световой фазе наиболее резко проявляются в арктических регионах.
Чередование света и темноты управляет нашими биоритмами и циклом сна-бодрствования. Циркадную систему можно сравнить с часами: в зависимости от времени суток циклически меняются физиологическое состояние, интеллектуальные возможности и даже настроение человека. Сбои циркадных ритмов могут быть причиной ожирения, диабета, сезонного аффективного расстройства и бессонницы.
За регуляцию циркадных ритмов в соответствии с условиями освещенности отвечает мелатонин — гормон шишковидной железы. Мелатонин помогает подстроить внутренние биологические часы под внешние изменения освещенности как в течение суток, так и в зависимости от сезона. Сезонные изменения в продолжительности светлой и темновой фаз приводят к сдвигам в продолжительности и времени наступления секреции мелатонина.
В международном журнале Biology вышла статья российского коллектива исследователей о влиянии синего спектра света на метаболизм и синтез мелатонина. Среди авторов — старший научный сотрудник лаборатории генетики Института биологии КарНЦ РАН Сергей Коломейчук. Вместе со специалистами Тюменского государственного университета карельский биохимик участвует в проекте «Свет Арктики». Ученые разрабатывают и внедряют научно-обоснованные технологии автоматически настраиваемого освещения в жилых помещениях и на рабочих местах в районе Крайнего Севера.
— Нас заинтересовала реакция организма коренных и приезжих жителей на полярную ночь и полярный день. В ходе исследований мы замеряли все параметры: от веса и биохимии крови до уровня активности, экспрессии генов биологических часов, работоспособности и настроения. Следующий этап предполагает установку светового оборудования в домах участников, чтобы приблизить уровень освещённости к средней полосе, где колебания освещенности распределены более равномерно, — рассказал Сергей Коломейчук, участник исследования, старший научный сотрудник лаборатории генетики Института биологии КарНЦ РАН.
Ученые изучили связь окружающей световой среды с циркадной физиологией, сном и метаболизмом в условиях Арктики. Работа проводилась на 66-67° северной широты, где полярные летние дни длятся 30 дней, а зимой продолжительность дня составляет менее трех часов в течение 4 недель.
В качестве точки отсчета была выбрана весна (весеннее равноденствие). В течение недели местные жители заполняли дневники сна и проводили актиметрию. Этот метод позволяет отслеживать фактические время и эффективность сна, время активности днем и ночью при помощи специального устройства — актиграфа. Затем замеры повторяли в каждом сезоне: во время летнего солнцестояния, осеннего равноденствия и зимнего солнцестояния. После завершения актиграфии все участники эксперимента сдали генетический тест, биохимический анализ крови для определения кортизола и анализ слюны на содержание мелатонина.
— Мы установили, что более высокий уровень гормона стресса кортизола был связан с ранним воздействием синего спектра света. Кроме того, воздействие синего света перед сном значительно снижает метаболические превращения липидов плазмы крови и увеличивает дыхательный коэффициент — показатель соотношения окисления углеводов и жиров. Это значительно увеличивает риск ожирения из-за нарушения циркадных ритмов, влияющих на метаболизм питательных веществ в состоянии покоя, — объяснил ученый.
Кроме того, важно учитывать личный генетический профиль при планировании работ в вечернее и ночное время. Ученые сравнили освещенность в реальном времени в течение одного года у жителей Арктики и отметили, что весеннее равноденствие является наиболее комфортным временем года с точки зрения динамических характеристик освещенности, что лучше соответствует рекомендациям по суточному графику света в помещении.
— Установка систем умного освещения может предупреждать развитие сезонного аффективного расстройства, ожирения и ряда других патологий при учете индивидуальных особенностей человека и может быть востребована не только учеными, но и компаниями, ведущими добычу полезных ископаемых в труднодоступных районах Крайнего Севера, — подытожил Сергей Коломейчук.
Новости
12 апреля 2024
Вечерний синий свет вредит здоровью человека
Ученые установили, что воздействие синего спектра света перед сном приводит к увеличению уровня гормона стресса кортизола и риску ожирения из-за нарушения циркадных ритмов. Статья российского коллектива исследователей опубликована в престижном международном журнале Biology. Среди авторов — Сергей Коломейчук, старший научный сотрудник лаборатории генетики Института биологии КарНЦ РАН. Вместе со специалистами Тюменского государственного медицинского университета он участвует в проекте «Свет Арктики». Ученые разрабатывают и внедряют научно-обоснованные технологии автоматически настраиваемого освещения в жилых помещениях и на рабочих местах в районе Крайнего Севера.
Ученые установили, что воздействие синего спектра света перед сном приводит к увеличению уровня гормона стресса кортизола и риску ожирения из-за нарушения циркадных ритмов. Статья российского коллектива исследователей опубликована в престижном международном журнале Biology. Среди авторов — Сергей Коломейчук, старший научный сотрудник лаборатории генетики Института биологии КарНЦ РАН. Вместе со специалистами Тюменского государственного медицинского университета он участвует в проекте «Свет Арктики». Ученые разрабатывают и внедряют научно-обоснованные технологии автоматически настраиваемого освещения в жилых помещениях и на рабочих местах в районе Крайнего Севера.
Смотрите также:
27 апреля 2024
Изменения в сезонной активности клещей могут быть связаны с потеплением климата
Таежный клещ стал более многочисленным на севере своего ареала, а его активность теперь наступает раньше. К таким выводам пришли ученые Карельского научного центра РАН на основании многолетних мониторинговых наблюдений. Изменения в сезонной динамике этого вида паукообразных могут быть связаны с потеплением климата.
Таежный клещ стал более многочисленным на севере своего ареала, а его активность теперь наступает раньше. К таким выводам пришли ученые Карельского научного центра РАН на основании многолетних мониторинговых наблюдений. Изменения в сезонной динамике этого вида паукообразных могут быть связаны с потеплением климата.
24 апреля 2024
На заседании Ученого совета КарНЦ РАН рассказали о трехсотлетней истории изучения озер и исследований древнейших горных пород
23 апреля состоялось заседание Ученого совета КарНЦ РАН, приуроченное к празднованию 300-летия Российской академии наук. Главный научный сотрудник Института водных проблем Севера КарНЦ РАН Николай Филатов рассказал о достижениях Академии наук в изучении озер. Директор Института геологии КарНЦ РАН Сергей Светов представил исследования основоположника русской школы петрологии Франца Левинсона-Лессинга и результаты современных изысканий в области геологии Карелии.
23 апреля состоялось заседание Ученого совета КарНЦ РАН, приуроченное к празднованию 300-летия Российской академии наук. Главный научный сотрудник Института водных проблем Севера КарНЦ РАН Николай Филатов рассказал о достижениях Академии наук в изучении озер. Директор Института геологии КарНЦ РАН Сергей Светов представил исследования основоположника русской школы петрологии Франца Левинсона-Лессинга и результаты современных изысканий в области геологии Карелии.
22 апреля 2024
В КарНЦ РАН создадут лабораторию комплексного изучения Арктики
На базе Отдела комплексных научных исследований КарНЦ РАН организуют лабораторию по изучению Арктики. Приоритетным направлением исследований станут вопросы обеспечения экологической безопасности в арктической зоне. Лаборатория будет создана в рамках нацпроекта «Наука и университеты».
На базе Отдела комплексных научных исследований КарНЦ РАН организуют лабораторию по изучению Арктики. Приоритетным направлением исследований станут вопросы обеспечения экологической безопасности в арктической зоне. Лаборатория будет создана в рамках нацпроекта «Наука и университеты».
18 апреля 2024
Открытый корпус вепсского и карельского языков ВепКар — один из важнейших инструментов сохранения национальных языков
На заседании Президиума РАН в Москве обсудили вопросы фундаментальных проблем лингвистики и задачи корпусных исследований языков. Ученые Института языка, литературы и истории (ИЯЛИ) КарНЦ РАН Ирма Муллонен и Ирина Новак представили основные результаты работы над Открытым корпусом вепсского и карельского языков (ВепКар), которые ведутся в Карелии 15 лет. На сегодняшний день в базе содержится 6 тысяч текстов разного размера.
На заседании Президиума РАН в Москве обсудили вопросы фундаментальных проблем лингвистики и задачи корпусных исследований языков. Ученые Института языка, литературы и истории (ИЯЛИ) КарНЦ РАН Ирма Муллонен и Ирина Новак представили основные результаты работы над Открытым корпусом вепсского и карельского языков (ВепКар), которые ведутся в Карелии 15 лет. На сегодняшний день в базе содержится 6 тысяч текстов разного размера.
17 апреля 2024
Лекторий по Красной книге состоялся в КарНЦ РАН
15 апреля, в День экологических знаний, в Научной библиотеке Карельского научного центра РАН состоялся тематический лекторий о Красной книге. На нем выступили ученые Института биологии КарНЦ РАН Олег Кузнецов и Александр Артемьев. В лектории приняли участие и карельские дизайнеры Маарит Рожина и Алена Савичева. Они продемонстрировали уникальную коллекцию одежды и аксессуаров, на создание которых их вдохновила Красная книга Карелии и Красная книга России.
15 апреля, в День экологических знаний, в Научной библиотеке Карельского научного центра РАН состоялся тематический лекторий о Красной книге. На нем выступили ученые Института биологии КарНЦ РАН Олег Кузнецов и Александр Артемьев. В лектории приняли участие и карельские дизайнеры Маарит Рожина и Алена Савичева. Они продемонстрировали уникальную коллекцию одежды и аксессуаров, на создание которых их вдохновила Красная книга Карелии и Красная книга России.