2
16406

Влияние светового режима на процесс старения и развитие рака

Ученые доказали, что нарушение нормального светового режима приводит к сокращению продолжительности жизни и более быстрому развитию спонтанных опухолей

на сайте с 3 марта 2008

Чем опасно световое загрязнение?

Чередование циркадианного (околосуточного) цикла дня и ночи — наиболее важный регулятор раз­нообразных физиологических ритмов у всех живых организмов, включая человека. 

Изобретение приблизительно сто лет назад электричества и искусственного освещения кардинально изменило как световой режим, так и продолжительность воздействия света на человека.

Воздействие света в ночное время, часто называемое световым загрязнением, увеличилось и стало существенной частью современного образа жизни, что сопровождается множеством серьезных расстройств поведения и состояния здоровья, включая сердечно-сосудистые заболевания и рак.

Как растет уровень светового загрязнения

На картинке показано, как изменился уровень освещенности ночью территории США в 1950, 1970, 1997 годах и дан прогноз на 2025 год


Постоянное освещение провышает риск развития рака молочной железы

Еще в 1964 году немецкий исследователь В. Йохле заметил, что мыши, которые содержались в помещении с круглосуточным освещением, гораздо чаще болели раком молочной железы и умирали от него, чем животные, находившиеся при обычном световом режиме.

В России первая научная работа о связи рака и постоянного освещения была сделана в  1966 году в Российском онкологическом научном центре имени Н.Н.Блохина РАМН (ранее - Институт экспериментальной патологии и терапии рака АМН СССР.)  Тогда было обнаружено, что через 7 месяцев после начала воздействия постоянного освещения у 78–88% самок крыс развились гиперпластические процессы в молочной железе и мастопатии.

В 2005 году на научной конференции «Световой режим, старение и рак» в г. Кондопоге ученые из Петрозаводского государственного университета рассказали о результатах своих исследований, связанных с изменением светового режима. При содержании в условиях постоянного освещения до 18–месячного возраста доживало чуть больше половины самок крыс, при этом у 30% были обнаружены спонтанные опухоли. Среди животных, содержащихся при стандартном световом режиме, до 18 месяцев доживали почти 90% самок крыс, а опухоли были выявлены только у 16%. 

Таким образом, опыты с грызунами убедительно свидетельствуют об ингибирующем действии световой депривации на канцерогенез молочной железы.

Эпидемиологические данные также подтверждают такой вывод. Американский эпидемиолог Р. Хан в 1991 году сообщил о результатах анализа свыше 100000 выписных эпикризов, опубликованных в Национальном госпитальном регистре. Риск развития рака молочной железы оказался в 2 раза меньшим у первично слепых женщин по сравнению со зрячими.

В ряде исследований, выполненных в последние годы учеными Швеции и Финляндии, было обнаружено существенное снижение риска всех видов рака среди слепых, и этот уменьшенный риск является специфичным для рака молочной железы у женщин.

Слайд из презентации В.Анисимова \


Искусственное освещение повышает заболеваемость раком простаты

В 2009 году исследователи из Университета Хайфы (Израиль) при участии профессора Ричарда Стивенса из Университета Коннектикута (США) сопоставили данные Международного агентства по исследованию рака по заболеваемости раком простаты в 164 странах мира с уровнями ночного освещения в этих странах, определенными по спутниковым снимкам.

Оказалось, что в странах с низким уровнем ночного освещения раком простаты заболевает 66,77 человек из ста тысяч. При средней ночной освещенности заболеваемость возрастает на 30% (87,11 случаев на сто тысяч человек), а при высокой - на 80% и составляет 157 случаев на сто тысяч человек.

Чем еще опасно постоянное освещение?

Постоянное освещение вызывает:

- Угнетение синтеза  и секреции мелатонина
- Увеличение синтеза и секреции пролактина
- Увеличение порога чувствительности гипоталамуса к торможению эстрогенами
- Индукцию ановуляции и кист яичника
- Стимуляцию пролиферативных процессов и рака в молочой железе и эндометрии
- Усиление образования активных форм кислорода
- Стимуляцию атеросклероза

Гипотеза «циркадианной деструкции»


Согласно гипотезе «циркадианной деструкции», воздействие света в ночные часы нарушает эндогенный циркадианный ритм, подавляет ночную секрецию мелатонина эпифизом, что приводит к снижению его концентрации в крови.

Эпифиз — это нейроэндокринный орган, основной функцией которого является передача информации о световом режиме окружающей среды во внутреннюю среду организма. Так в организме поддерживаются физиологические ритмы, обеспечивающие адаптацию к условиям внешней среды.

Основные функции эпифиза в организме

• Регуляция циркадианных и сезонных ритмов организма
• Регуляция репродуктивной функции
• Антиоксидантная защита организма
• Противоопухолевая защита
• «Солнечные часы старения»

Мелатонин – это гормон эпифиза.

Основные эффекты мелатонина 

• Нормализация циркадных ритмов 
• Антиоксидантный эффект 
• Нормализация жироуглеводного обмена 
• Снижение частоты рака 
• Увеличение продолжительности жизни

И  если эпифиз уподобить биологическим часам, то мелатонин можно уподобить маятнику, который обеспечивает ход этих часов и снижение амплитуды которого приводит к их остановке.


Физиологический контроль эндокринной функции эпифиза у человека и животных в значительной мере осуществляется световым режимом.

Световая информация, воспринимаемая через глаза, передается в эпифиз по нейронам супрахиазматического ядра (СХЯ) гипоталамуса. В темное время суток сигналы от СХЯ вызывают увеличение синтеза и высвобождение норадреналина из симпатических окончаний.

Этот нейромедиатор возбуждает рецепторы, расположенные на мембране пинеалоцитов (клеток эпифиза), стимулируя синтез мелатонина. Этот нейрогормон, в свою очередь, оказывает значительное влияние на многие физиологические функции организма

С возрастом синтез мелатонина в организме снижается

Уровень мелатонина в плазме крови у 80-летних мужчин в 1,7 - 2 раза ниже, чем у 24-летних


Дневной уровень мелатонина в сывортке крови снижается у здоровых людей с первого года жизни и до глубокой старости.

Ночной подъем мелатонина в крови пожилых людей менее выражен, чем у молодых. Наиболее высокой секреция мелатонина оказывается в возрасте около 7 лет.

В период полового созревания количество циркулирующего в крови гормона снижается, причем наиболее отчетливо именно в период наступления половой зрелости. Разница между его ночной и дневной концентрацией сокращается до 10 раз.

У людей в возрасте 60–74 года большинство физиологических показателей претерпевают положительный фазовый сдвиг циркадианого ритма примерно на 1,5–2 ч вперед.

У лиц старше 75 лет нередко возникает десинхронизация секреции многих гормонов, температуры тела, сна и некоторых ритмов поведения, что может быть связано с эпифизом, функция которого при старении угнетается.

Если эпифиз — солнечные часы организма, то любые изменения длительности светового дня должны сказываться на его функциях и, в конечном счете, на скорости старения. В ряде работ показано, что нарушение фотопериодичности может существенно сокращать продолжительность жизни.

К чему приводят мутации в "часовых" генах?

Все биологические ритмы строго подчиняются основному водителю, расположенному в супрахиазматических ядрах гипоталамуса. Их молекулярный механизм образуют «часовые» гены (Per1, Per2, Per3, Cry-1, Cry-2, Clock, Bmal1/Mop3, Tim и др.). 

Показано, что свет напрямую воздействует на экспрессию некоторых "часовых" генов, обеспечивающих циркадианный ритм. Эти гены регулируют функции клеток, контролирующих экспрессию генов ключевого клеточного цикла деления и генов апоптоза.
Гормоном-посредником, доносящим руководящие сигналы до органов и тканей, собственно, и служит мелатонин.

Мутации в некоторых "часовых" генах драматически сказываются на многих функциях организма и приводят к развитию различных патологических процессов.

Мутации гена Per2-/- вызывают:
- уменьшение продолжительности жизни,
- преждевременные нарушения репродуктивной функции,
- увеличение частоты опухолей.

Мутации гена Clock/Clock вызывают:
- ожирение,
- метаболический синдром,
- преждевременные нарушения репродуктивной функции.

Мутации гена Bmal1-/- вызывают:
- уменьшение продолжительности жизни,
- увеличение перекисного окисления липидов,
- катаракта,
- саркопения.


Антистрессорные эффекты мелатонина

Эпифиз — важный элемент антистрессорной «обороны» организма, и мелатонину отводится в этом важная роль фактора неспецифической защиты.

У высокоорганизованных животных и тем более человека пусковым моментом при развитии стресса служат негативные эмоции. Мелатонин способствует ослаблению эмоциональной реактивности.

К отрицательным последствиям стресса можно отнести усиление свободно-радикального окисления, в том числе и перекисного окисления липидов, повреждающего клеточные мембраны. Стресс обязательно сопровождается обширными сдвигами в эндокринной сфере, которые в первую очередь затрагивают гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую систему. Участие мелатонина носит «поправочный» характер: гормон подключается к эндокринной регуляции только в случае резких отклонений в работе надпочечников

Существует целая серия доказательств неблагоприятного влияния хронического стресса на иммунную систему. В частности, у лиц, длительное время переживающих психотравмирующую ситуацию, снижается уровень Т-лимфоцитов в крови. В этой ситуации мелатонин оказывает как прямое действие на иммунокомпетентные клетки, так и опосредованное, через гипоталамус и другие нейроэндокринные структуры.

Хронический стресс (например, связанный с болью или иммобилизацией) вызывает рассогласование суточных биоритмов, при этом возникают проблемы со сном, изменяется ЭЭГ, нарушается секреция ряда биологически активных соединений. И хотя основным «водителем ритма» в организме служит не эпифиз, а супрахиазматическое ядро гипоталамуса, оба этих образования взаимодействуют при посредничестве мелатонина (рецепторы к нему есть в клетках СХЯ), который способен ограничивать ход «спешащих часов» основного ритмоводителя.

Мелатонин, старение и развитие опухолей


В опытах на животных с индуцированным химическим канцерогенезом мелатонин тормозил рост опухолей различной локализации (молочной железы, шейки матки и влагалища, кожи, подкожной клетчатки, легких, эндометрия, печени, толстой кишки), что говорит о широком спектре его антиканцерогенного действия.

Данные этих экспериментов на животных хорошо согласуются с результатами клинических наблюдений. Так, канадские исследователи обобщили результаты 10 работ, в которых использовали мелатонин для лечения онкологических больных с солидными формами опухолей. У 643 пациентов, принимавших мелатонин, относительный риск смерти снизился до 0,66, причем серьезных побочных эффектов препарата в течение года не зарегистрировали.

В последнее время активно обсуждаются возможные механизмы ингибирующего действия мелатонина на канцерогенез и старение. Установлено, что он эффективен на системном, тканевом, клеточном и субклеточном уровнях, препятствуя старению и раку.

На системном уровне мелатонин снижает продукцию гормонов, способствующих этим процессам, стимулирует иммунный надзор, предупреждает развитие метаболического синдрома. Одновременно подавляется продукция свободных радикалов кислорода и активируется антиоксидантная защита. Мелатонин тормозит пролиферативную активность клеток и повышает уровень апоптоза в опухолях, но уменьшает его в нервной системе, угнетает активность теломеразы. На генетическом уровне он подавляет действие мутагенов и кластогенов, а также экспрессию онкогенов.

Эти данные говорят о важной роли эпифиза в развитии рака. Угнетение его функции при постоянном освещении стимулирует канцерогенез.

Эпидемиологические наблюдения относительно увеличения риска рака молочной железы и рака толстой кишки у рабочих ночных смен соответствуют результатам экспериментов на грызунах. Применение эпифизарного гормона угнетает канцерогенез у животных и при обычном световом режиме, и при постоянном освещении. Значит, мелатонин может оказаться весьма эффективным для профилактики рака, особенно в северных регионах, где летом всегда светло («белые ночи»), а в течение долгой полярной ночи всюду горит электрический свет.


В отличие от многих гормонов, действие мелатонина на клеточные структуры зависит не только от его концентрации в крови и межклеточной среде, но и от исходного состояния клетки. Это позволяет считать мелатонин универсальным эндогенным адаптогеном, поддерживающим баланс организма на определенном уровне и способствующим адаптации к непрерывно меняющимся условиям окружающей среды и локальным воздействиям на организм.

В многочисленных исследованиях показано, что мелатонин замедляет процессы старения и увеличивает продолжительность жизни лабораторных животных — дрозофил, плоских червей, мышей, крыс.

Определенный оптимизм вызывают публикации о его способности повышать устойчивость к окислительному стрессу и ослаблять проявления некоторых ассоциированных с возрастом заболеваний людей, таких как макулодистрофия сетчатки, болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера, гипертоническая болезнь, сахарный диабет.

Всесторонние клинические испытания этого гормона существенно расширят его применение для лечения и профилактики возрастных заболеваний и, в конечном счете, преждевременного старения.

В России зарегистрирован препарат "Мелаксен" фирмы "Юнифарм", США, содержащий 3 мг мелатонина. В настоящее время проводится изучение эффекивности "Мелаксена" при лечении климактерического синдрома, язвенной болезни, артериальной гипертензии, рака толстой кишки и предстательной железы и ряда других заболеваний.

Участники исследовательского проекта " Роль светового режима, эпифиза в старении и канцерогенезе"

НИИ онкологии им.Н.Н.Петрова Росмедтехнологий: В.Н.Анисимов, И.Г. Попович, М.А.Забежинский, Д.А.Батурин, А.В.Панченко, А.В. Семенченко

НИИАГ им. Д.О.Отта РАМН: А.В. Арутюнян, И.М. Кветной

СПбГМУ им. И.П.Павлова: Н.Н. Петрищев, А.В. Панченко

Петрозаводский государственный университет: И.А. Виноградова, А.В. Букалев, В.А. Илюха

Мордовский государственный университет (Саранск): Н.А. Плотникова, Г.М. Веснушкин

Italian National Center for Aging ( Ancona, Italy): C. Franceschi, M. Provinciali

National Institute of Aging, NIH (USA, Baltimore, MD): K.R. Boheler, S.V. Anisimov

Tubingen University (Germany): C. Bartsch, H. Bartsch

Duke University ( NC, USA):A.I. Yashin, K. Manton

Jerusalem Unviersity (Rehovot, Israel): D. Beniashvili, I. Zusman

Комментарии

Оставить комментарий

Поделиться с друзьями

Share on Twitter