Lidský organismus je přizpůsobený pravidelnému 24hodinovému (tzv. cirkadiánnímu) cyklu, jehož nedílnou součástí je spánek. Spánek je nezbytný pro správnou funkci našeho těla, zejména pro regeneraci nervového systému. Nedostatek spánku či jeho špatná kvalita vedou k pocitu únavy, snížené pozornosti a výkonnosti. Dlouhodobé problémy se spánkem znamenají významné snížení kvality života a mohou být příčinou vzniku závažných duševních chorob.

Častou příčinou snížené kvality spánku jsou civilizační vlivy, mezi které patří i přítomnost nadměrného množství světla v noci. Ačkoliv někteří lidé rádi usínají s rozsvícenou lampičkou, většina z nás přirozeně spí lépe ve tmě — je to důsledek milionů let vývoje, kdy naši předci spali v noci ve zcela tmavém prostředí. Odhlédneme-li od toho, že není naprosto žádný důvod, proč by nám venkovní osvětlení mělo svítit přímo do ložnice místo toho, aby svítilo na chodník či silnici, ani řešení které se nabízí, totiž používání závěsů a žaluzií blokujících světlo vnikající do našich obydlí, není všespásné. Tak jako je důležitým faktorem spánku tma v noci, je důležitým faktorem přirozeného probouzení přítomnost denního světla v ranních hodinách. Jistě znáte pocit, kdy se ráno probudíte a přestože jste spali dostatečně dlouho, necítíte se se odpočatí a fit. Možnou příčinou je probuzení ve špatný okamžik. V přírodě nám dávalo signál k probouzení ranní svítání. V prostředí měst s narušeným cyklem střídání světla a tmy si lidé často zatemňují okna závěsy či žaluziemi, aby je v noci nerušilo pouliční osvětlení. Tím se však připravují i o přirozený „budící“ signál v podobě svítání, který nahrazuje budík. Je nasnadě, že takové probuzení nemusí naše tělo (pod dojmem stále hluboké noci) přijmout vždy s povděkem.

Klíčovou roli při synchronizaci našich vnitřních biologických hodin sehrává “spánkový” hormon melatonin, pro jehož tvorbu je úplná tma nezbytná. I relativně malé množství světla dokáže tvorbu melatoninu snížit či dokonce zastavit. Melatonin má kromě řízení spánku patrně i další důležité úkoly, které jsou v posledních letech předmětem intenzivního výzkumu lékařů: je velmi pravděpodobné, že melatonin působí preventivně proti vzniku rakoviny, zpomaluje proces stárnutí a pomáhá proti Alzheimerově či Parkinsonově chorobě.

Z lékařských výzkumů vyplývá, že pro lidský organismus je kromě intenzity světla důležitá i barva tohoto světla. Nejsilnější účinek má světlo modré barvy, naopak světlo oranžové a červené nás ovlivňuje mnohem méně. Z tohoto hlediska představuje velké potenciální riziko vývoj a nasazování nových typů světelných zdrojů. Noční venkovní osvětlení máme spojené se žluto-oranžovým svitem sodíkových výbojek, které jsou u nás stále zdaleka nejrozšířenější. V posledních letech je ovšem trendem používat světelné zdroje vyzařující bílé světlo, které je přirozenější a má mnohem lepší podání barev. Toho se využívá především v průmyslových provozech, ale i v okolí obchodních center a na dalších místech, kde je kladen důraz na dobré rozeznávání barev. Mezi tyto nové technologie patří halogenidové výbojky (jistě znáte namodralé „xenony“ v reflektorech automobilů) a především světelné zdroje založené na technologii LED (diody emitující světlo). Vážným problémem je ovšem skutečnost, že tyto „bílé“ zdroje vyzařují mnoho světla v modré oblasti spektra – právě tam, kde je lidský organismus (a nejen lidský) na narušení nočního prostředí nejcitlivější. Vzhledem k tomu, že během několika málo let je očekáván masivní nástup LED technologie do všech oblastí osvětlování, je překvapivé, jak málo pozornosti je možným nežádoucím účinkům na naše zdraví věnováno. Je nanejvýš žádoucí preferovat zdroje s teplou barvou světla (warm white) a co možná nejvíce omezit zdroje se studenou barvou světla (cool white), silně vyzařující v modré oblasti spektra.

 

—

Cirkadiánní cyklus

Každý organismus má své vlastní “vnitřní hodiny”, jež se u člověka nacházejí v supraschiasmatickém jádře (SCN) v mezimozku. SCN přijímá informace o světle od ipRGC fotoreceptorů (viz sekce sub:Fyziologie-vnímání-světla) a na jejich základě reguluje sekreci hormonů melatoninu a kortisolu a tělesnou teplotu. Za normálních podmínek (tj. pravidelné střídání denních a nočních hladin osvětlení) hodnoty těchto hormonů a teplota oscilují v přibližně 24-hodinovém (cirkadiánním) cyklu, stejně jako na ně navázané aktivity, např. spánek a příjem potravy. Vnitřní hodiny organismu jsou schopny udržet tento cyklus samy o sobě i po několik dní – ke správné synchronizaci a funkčnosti cyklu je ovšem třeba vnějšího stimulu (zeitgeber), kterým je světlo.[6]

Primárním hormonem ve funkci cirkadiánního rytmu je melatonin, jehož sekrece se zvyšuje při klesající intenzitě osvětlení a zvyšující se vlnové délce, což odpovídá západu slunce v přírodních podmínkách; nejvyšší hladiny melatonin dosahuje za normálních podmínek mezi 3. a 5. hodinou ranní. Sekrece melatoninu není ovlivněna bdělým stavem nebo spánkem, závisí na hladině a intenzitě světla dopadajícího na sítnici. Nejvíce je sekrece narušena modrým světlem (s maximem odezvy při vlnové délce přibližně 440-500 nm odpovídající citlivosti ipRGC a melanopsinu) a intenzitou osvětlení už od hladiny 1,5 lx monochromatického záření a < 100 lx multispektrálního záření.[8, 2, 3, 14] Pokud je organismus vystaven světlu i ve večerních hodinách, sekrece melatoninu je posunuta a nestihne se vytvořit dostatečné množství melatoninu do té doby, než ráno dojde ke zvýšení hladin osvětlení. Melatonin se kromě SCN nachází i v dalších orgánech a je schopen vnitrobuněčného membránového transportu – díky těmto vlastnostem je velmi účinným antioxidantem a podílí se na funkci imunitního systému. Na podobném principu funguje cirkadiánní cyklus i u ostatních živočichů, včetně citlivosti na podobné vlnové délky.[8]

Vliv na člověka

V důsledku vynálezu umělého osvětlení se v posledních 140 letech podstatně proměnil životní styl; v rozvinutých zemích podstatná většina obyvatel mění svůj přirozený cirkadiánní rytmus prostřednictvím světla. Důsledky narušení cirkadiánního rytmu jako jsou sezónní deprese (SAD) a poruchy spánku se více projevují u obyvatel vyšších zeměpisných šířek, kde vlivem výrazně prodlouženého dne v létě a noci v zimě nedochází k dostatečně vysokým a nízkým hladinám osvětlení.[12] Ještě výraznější změny probíhají u lidí pracujících na směny.[6]

Narušení cirkadiánních cyklů přispívá k poruchám spánku, vzniku depresí a cukrovky či nárůstu obezity.[16, 9] Vzhledem ke schopnosti melatoninu působit jako protirakovinné činidlo, jsou jeho nízké hladiny způsobené přemírou osvětlení asociovány se vznikem rakoviny prsu a prostaty.[5, 11, 14] Výskyt rakoviny prsu celosvětově koreluje s hodnotami záře z DMSP – ačkoliv tato situace může být způsobena rozložením obyvatelstva, podobná korelace se neprojevila u rakoviny plic, jater, hrtanu a tračníku.[10] Vzhledem k těmto výsledkům WHO klasifikuje “práci na směny s narušením cirkadiánního cyklu” jako možný karcinogen[7] a Dánsko uznalo rakovinu prsu jako nemoc z povolání při práci na směny.[15] Souhrnný report na toto téma poskytuje například Stevens et al.[14]

Ačkoliv tyto závažné dopady jsou zatím nejvíce prokázány u práce na směny, mohou se týkat i ostatního obyvatelstva – např. Gooley et al. zjistil, že v mnoha ložnicích je intenzita osvětlení před spánkem vyšší než intenzita vhodná pro zachování správné sekrece melatoninu.[4] Velmi významným zdrojem modrého světla jsou LED obrazovky elektronických zařízení jako počítače, mobily a tablety, jež lidé používají ve vysoké míře i těsně před spaním.[13] V několika studiích se nošení brýlí blokujících modré světlo při zvýšených hladinách osvětlení ve večerních hodinách prokázalo jako vhodné opatření pro zachování správné funkčnosti sekrece melatoninu.[12, 17]

Světlo se pro své pozitivní účinky používá při léčbě depresí či u pacientů s demencí.[6] Pacienti s bipolární poruchou, kteří byli hospitalizováni v pokojích s okny ve východním směru, byli díky těmto ranním dávkám světla navíc propouštěni z nemocnice dříve.[1] Ačkoliv je tedy ve dne vhodná co nejvyšší expozice světlu, po západu slunce je tomu naopak (zejména u modrého světla), aby nedocházelo k narušení přirozeného rytmu.

Další čtení o biologickém vlivu světla na stránkách UCEEB.