Waarom tijd doorbrengen achter een beeldscherm slaap kan verstoren

Salk wetenschappers ontdekken hoe bepaalde retinale cellen reageren op kunstlicht.

SALK INSTITUTE

Voor de meeste mensen omvat de tijd die besteed wordt aan het staren naar beeldschermen—op computers, telefoons, iPads—vele uren, en kan dit vaak de slaap verstoren. Nu hebben wetenschappers van het Salk Institute nauwkeurig vastgesteld hoe bepaalde cellen in het oog omringend licht verwerken en onze interne klok, de dagelijkse cycli van fysiologische processen, bekend als het circadiaan ritme, resetten. Wanneer deze cellen laat in de avond worden blootgesteld aan kunstlicht, kunnen onze interne klokken in de war raken, met een scala aan gezondheidsproblemen als gevolg.

De resultaten, gepubliceerd op 27 november 2018 in Cell Reports, zouden kunnen leiden tot nieuwe behandelingen voor migraine, insomnia, jetlags en verstoringen in het circadiaan ritme, welke verbonden zijn met, onder anderen, cognitief disfunctioneren, kanker, obesitas, insulineresistentie en het metabool syndroom.

“We worden continu blootgesteld aan kunstlicht, of het nu is van tijd achter een beeldscherm, van de dag binnen doorbrengen, of van ’s avonds laat opblijven”, zegt Salk professor Satchin Panda, seniorauteur van de studie. “Deze levensstijl veroorzaakt verstoringen in ons circadiaan ritme en heeft schadelijke gevolgen voor de gezondheid.”

De achterzijden van onze ogen bevatten een zintuigelijk membraam, het retina genaamd, waarvan de binnenste laag een minieme subpopulatie van lichtgevoelige cellen bevat die functioneren zoals pixels in een digitale camera. Wanneer deze cellen worden blootgesteld aan voortdurend licht, regenereert een eiwit, melanopsine genaamd continu binnenin hen, hiermee niveaus van kunstlicht direct seinend naar de hersenen om bewustzijn, slaap en waakzaamheid te reguleren.

Melanopsine speelt een centrale rol in het synchroniseren van onze interne klok na 10 minuten verlichting en onderdrukt bij fel licht het hormoon melatonine, verantwoordelijk voor het reguleren van slaap.

“Vergeleken met de andere lichtgevoelige cellen in het oog, reageren melanopsine cellen zolang als er licht is, en zelfs nog een paar seconden langer”, zegt Ludovic Mure, stafwetenschapper en hoofdauteur van het artikel. “Dat is cruciaal, omdat ons circadiaan ritme ontworpen is om alleen op langdurig licht te reageren”.

In het nieuwe werk gebruikten de Salk wetenschappers moleculaire hulpmiddelen om de productie van melanopsine in retinale cellen bij muizen te activeren. Ze ontdekten dat sommige van deze cellen de mogelijkheid hebben om reacties op licht vol te houden, wanneer ze blootgesteld werden aan herhaalde lange lichtpulsen, terwijl andere gedesensibiliseerd werden.

Conventionele kennis omvatte altijd de wetenschap dat eiwitten, arrestines genaamd, welke de activiteit van sommige receptoren stoppen, de lichtgevoelige reactie van cellen zouden moeten stoppen binnen seconden nadat er licht aan gaat. De wetenschappers waren verbaasd om te ontdekken dat arrestines in feite nodig zijn voor melanopsine om te blijven reageren op langdurig verlichting.

In muizen waarbij beide soorten van het eiwit ontbreekt (beta arrestin-1 en beta arrestin-2), falen de melanopsine-producerende retinale cellen om hun gevoeligheid voor licht onder verlengde verlichting vol te houden. De reden, zo blijkt, is dat arrestine helpt om melanopsine in de retinale cellen te vernieuwen.
“Onze studie suggereert dat de twee vormen arrestine vernieuwing van melanopsine op een bijzondere manier tot stand brengen”, aldus Panda. Het ene arrestine doet zijn gebruikelijke werk door de reactie tegen te houden, en het andere helpt om het melanopsine eiwit zijn retinale lichtwaarnemende co-factor te herladen. Wanneer deze twee stappen in snelle opvolging worden gedaan, lijkt de cel voortdurend op licht te reageren.

Door beter begrip te hebben van interacties van melanopsine in het lichaam en hoe de ogen op licht reageren, hoopt Panda nieuwe doelen te vinden om tegenwicht te bieden aan een verstoord circadiaan ritme als gevolg van, bijvoorbeeld, kunstmatige verlichting.

Onlangs, ontdekte Panda’s onderzoeksteam dat stoffen, opsinamiden genaamd, activiteit van melanopsine bij muizen kunnen blokkeren, zonder hun zicht te beďnvloeden, hiermee een potentiele weg voor therapie biedend om te richten op overgevoeligheid voor licht bij mensen die lijden aan migraine. Vervolgens richten wetenschappers zich erop om manieren te vinden om melanopsine te beďnvloeden om zo de interne klok te resetten en hulp te bieden bij insomnia.

Vertaling: Arnoud