Umělé osvětlení škodí, pro biorytmus je tma podstatná

Lidské biorytmy, stejně jako ty živočišné nebo rostlinné, se po tisíce let vyvíjely v souladu se střídáním světla a tmy. Vývoj umělého osvětlení přinesl pokrok, ale i škodlivý vliv na lidské zdraví. Jaký vliv má světelné znečištění na člověka i přírodu, zkoumá docentka Zdeňka Bendová z Přírodovědecké fakulty UK, která o tom hovoří v rozhovoru pro magazín vysokých škol Universitas, s nímž Forum spolupracuje.

Kdy si věda uvědomila, že by bylo dobré zkoumat vliv střídání světla a tmy na lidský organismus?

Mnoho biomedicínských oborů se vyvíjí stovky let, ale chronobiologie jako vědní obor existuje teprve od roku 1960. Samozřejmě významné objevy se udělaly dříve, jinak by ten obor neměl na čem stavět, ale od roku 1960 je patrný opravdu velký rozvoj. První objevy toho, jak je důležité střídání světla a tmy, se udělaly na rostlinách a pak ruku v ruce na lidech a ostatních živočiších. Ale chronopatologie jako podobor chronobiologie vznikla až s rozvojem umělého osvětlení. Tahle civilizační vymoženost umožnila práci v noci, která „báječně“ nabourává lidský biorytmus, a s tím začal i pořádný výzkum vztahu mezi světlem v noci a rozvojem civilizačních chorob. Obecně řečeno: lidé věděli, že podstatné je denní světlo, že není dobré žít v jeskyni. Ale netušili, že podobně podstatná je i tma. Respektive střídání světla a tmy, zásadní je světelný kontrast mezi dnem a nocí.

Oheň a svíčky dávno před vynálezem umělého osvětlení nevadily?

Oheň, svíčky a klasické žárovky nevadí tak moc, protože mají podobné spektrum jako slunce při svém západu. V takovém světle je málo modré složky, světla kolem 480 nm, takže nemá takovou biologickou účinnost jako takzvané studené bílé světlo, které jí má hodně. Hlavní boom výzkumu o vztahu mezi spektrem světla a fyziologickými procesy v organismu nastal s nástupem LED osvětlení, které umožnilo levné svícení studeným bílým světlem. Shodou okolností objevila věda ve stejnou dobu nové fotoreceptory oka vyladěné k modrému světlu, takže to odstartovalo éru výzkumu o vztahu mezi spektrem a cirkadiánním systémem a na něm závislé fyziologii. Dnes víme, že je všechno trochu složitější, ale že studené bílé světlo v noci je špatně, to platí a bude platit.

Co se děje v lidském organismu, když vyměníme odstín zapadajícího slunce za ostrou bílou složku?

Náš cirkadiánní systém řídí čtyřiadvacetihodinové rytmy například v metabolismu, kognitivních funkcích i imunitě. Tyto rytmy jsou synchronizované se solárním cyklem, tedy se střídáním světla a tmy. Umíme se navíc adaptovat na jeho změny. Doba produkce melatoninu se například prodlužuje nebo zkracuje podle toho, jak se mění poměr mezi délkou dne a noci během roku. Na tom mimochodem závisí sezónní změny v přírodě. Jenomže když svítíme hluboko do noci bílým světlem nebo ho používáme brzy zrána, než začne svítat, a děláme to často nebo pravidelně, vysíláme tělu falešnou informaci o tom, že je den, a mateme cirkadiánní systém. Když se to stane nárazově, umí to naše cirkadiánní hodiny poměrně bez následků srovnat. To je například jet lag, který zažíváme po přeletu přes časová pásma, který za pár dní pomine. Když se to ale děje neustále například u lidí, kteří pracují ve směnném provozu nebo lítají přes časová pásma hodně často, za nějakou dobu se s tím nedokáže organismus vyrovnat a napomáhá to k rozvoji různých civilizačních nemocí například metabolických poruch. Může to vést k obezitě, problémům se spánkem, s imunitou a může to rozjet i některé druhy rakoviny. Což je samozřejmě téma výzkumu, které je teď hodně podporované.

V čem to je? Co se v organismu stane, že to může z přemíry svícení dospět až k rakovinnému bujení?

Těch důvodů je více. Cirkadiánní systém reguluje buněčný cyklus, kterým se buňky množí, reparační procesy DNA, pokud je DNA nějak poškozená například UV zářením, programovanou buněčnou smrt, která je důležitá, aby se eliminovaly buňky, které už nejde zachránit, drží na uzdě proces migrace nádorových buněk krevním oběhem, kterým vznikají metastázy, řídí buněčný metabolismus a tak dále. Všechny tyto procesy jsou regulované v přesném časovém sledu, aby navazovaly, aby efektivně chránily organismus. Ten časový sled řídí cirkadiánní systém, který je závislý na střídání světla a tmy během dne a noci.

Zmínila jste melatonin, který v tom všem hraje podstatnou roli.

Hraje, ale s melatoninem je to složitější. Produkuje ho epifýza v cirkadiánním rytmu a tento melatonin se dostává do krevního oběhu a odtud ke všem možným tkáním těla, ale produkují ho také pro vlastní účely různé buňky, třeba imunitní nebo střevní. Tenhle melatonin nemá moc rytmus nebo jen velmi slabý a funguje lokálně tam, kde je syntetizován. Tento melatonin působí jako antioxidant, působí protizánětlivě, upravuje metabolismus a podobně. Ten epifyzární pomáhá cirkadiánním hodinám šířit informaci o denní době do organismu, jednoduše řečeno synchronizuje cirkadiánní hodiny v celém těle. Mimochodem René Descartes si myslel, že v epifýze sídlí duše.

Jak to funguje? Nemyslím duši, ale na čem závisí vyplavování melatoninu?

Je to hormon noci. Vyplavuje se na základě příkazů z jedné struktury mozku zvané suprachiasmatická jádra a ty příkazy přicházejí vždycky zvečera. Suprachiasmatické jádro je spojené se sítnicí oka, takže ví, kdy je večer. Kromě toho musí být splněna ještě jedna podmínka, aby se melatonin vyplavil, a totiž že musí být nejen večer, ale ještě k tomu tma. Melatonin se vyplaví, až když zhasneme světlo, a pokud na sebe v noci posvítíme, okamžitě klesá.

K čemu je melatonin dobrý?

V každé tkáni sídlí melatoninové receptory a díky nim se všechny orgány slaďují, melatonin jim předává časovou informaci. Játra, srdce, plíce potřebují vědět, jestli je den, nebo noc – a na rozdíl od receptorů v oku to jinak než díky nějakým hodinovým „ručičkám“, tedy právě třeba díky melatoninu, nezjistí.

Melatonin se dá dodat uměle. To není cesta?

Myslíte jako synchronizátor na podporu spánku nebo při jet lagu? U seniorů, pro lepší usínání, proč ne, pokud jim zabírá. Jenže on občas nezabírá nebo zabírá moc. Lidé by měli znát svoji endogenní hladinu melatoninu a podle toho regulovat dávkování. Důležité je také časování. V ničem jiném nezávisí tak moc na pravidelnosti jako při braní melatoninu. S jet lagem je to složitější. Lidé nevědí, kdy brát melatonin správně a v jakém čase. Já se setkávám docela často s rázným odmítnutím melatoninu, protože lidé s tím mají špatnou zkušenost. Jen kvůli tomu, že ho brali ve špatnou dobu.

Jak se to určuje?

Účinky melatoninu jsou popsané fázově responzní křivkou. Ta říká, že melatonin biorytmy předbíhá, ale i zpožďuje v závislosti na čase podání. Tuhle informaci by měli znát všichni lékaři, kteří s melatoninem pracují. Háček je v tom, že ten důležitý čas je ten vnitřní, který odráží čas v místě, odkud vyjíždíte, a ne ten v destinaci, se kterou se chcete synchronizovat. Musíte vědět, o kolik hodin denně se podaří vaše biorytmy srovnat, a podle toho posouvat čas podání. A taky k tomu musíte pracovat se světlem, protože to také dokáže hodiny zpožďovat nebo předbíhat podle toho, v jaké fázi vašeho vnitřního biorytmu působí. Záleží na vlastním biorytmu, který je třeba znát, jinak si můžete jet lag ještě zhoršit.

Článek vyšel původně na webu magazínu vysokých škol www.universitas.cz

Jak mám znát vlastní biorytmus, když žiji ve světě, který do značné míry stojí na tom, že mi biorytmus rozhazuje?

No právě! Přestože určitě bude mít obrovský potenciál při léčbě vážných nemocí, pořád nějak nejsem příznivcem volně dostupného melatoninu a nemám pocit, že je rozumné s ním zacházet jako s vitaminem D, který kompenzuje nedostatek slunce. Melatonin nekompenzuje nedostatek tmy.

Takže to, co potřebujeme, je přenastavit svět tak, abychom nemuseli užívat umělý melatonin, ale zajistili si přirozenou produkci melatoninu ve vlastním těle?

Jistě. A tady platí osvědčené nepopulární rady o pravidelném životě. Vstávejme ve stejnou dobu pravidelně i o víkendech, choďme ve stejnou dobu pravidelně spát, jezme denně ve stejnou dobu, cvičme denně ve stejnou dobu. Jsou etapy života, kdy je to těžko dodržitelné, například když máte malé děti, ale je třeba je vnímat pouze jako přechodné etapy a pak se vrátit k vlastnímu biorytmu. Ideální je, když si můžete svůj režim nastavit podle svého chronotypu a pak ho trvale dodržovat.

Co je chronotyp?

Individuální nastavení vnitřních biologických hodin. Orientačně ho poznáme podle toho, kdy se nám chce spát a jak brzy ráno jsme aktivní. Známe takzvané extrémní chronotypy, skřivany a sovy, ale většina lidí je někde mezi, patří mezi nevyhraněné chronotypy. V podstatě všichni lidi potřebují ranní světlo, aby se jejich vnitřní hodiny srovnaly se solárním cyklem a nezpožďovaly se. Skřivanům a nevyhraněným chronotypům to vcelku stačí, ale sovy potřebují ještě dodržovat jednu podmínku a tou je co možná největší tma zvečera. A když si představíte, že chronotyp se mění s věkem, a většina puberťáků jsou sovy, může v tom být trochu problém.

Souvisí to s hormonálními změnami v pubertě?

Ano. Malé děti začínají jako skřivani, po desátém roce s nástupem prepuberty se to ostře překlápí do sov, kolem pětadvacátého roku se ustálí běžný chronotyp a v seniorském věku se vracíme k chronotypu skřivanů. Nikdy to ale nejsou extrémní skoky od jednoho chronotypu k druhému, spíš takový skluz po Gaussově křivce rozložení chronotypů v populaci.

Děti v pubertě naskakují často i na to, že večer nezhasínají, ale koukají do obrazovek – což děláme i my dospělí. Co s tím?

Je to podobné jako s kouřením nebo špatnými stravovacími návyky. Je důležité, aby lidé měli ty správné informace. Když na sebe svítíte modrým nebo bílým světlem obrazovky večer, obvykle to moc zdraví nepomáhá a je třeba to lidem říkat. Pak ať už si k tomu každý zaujme postoj, jaký chce. Například ty sovy potřebují velkou kázeň, aby se nevystavovaly světlu večer, a potřebují naopak velkou dávku světla zrána a musí se rozhodnout a pár dní to vydržet a pak přestanou mít problém držet krok s dobou aktivity většinové společnosti.

Proč nemají obrazovky rovnou zabudované filtry, které škodlivé světlo ruší?

Já myslím, že některé už to mají, jen se to musí nějak nastavit. Každý, kdo používá večer červený filtr, který pomáhá minimalizovat vliv světla, musí cítit rozdíl minimálně v rychlosti usínání. Mluvila jsem taky o tom, že melatonin v organismu velmi rychle reaguje na to, když v noci rozsvítíte, že jeho hladina klesne – takže se to ve výzkumech poměrně dobře dokládá.

Jak takový výzkum vypadá?

Porovnávali jsme dvě skupiny vysokoškolských studentů. Jeden týden pracovali při normálních zářivkách, druhý týden měli zhasnuto, povolené měli jen obrazovky a svíčky a třetí týden měli jen svíčky. Mohli jsme poté vidět úžasnou křivku melatoninu, která přesně kopíruje přibývající tmu. Je na ní dokonce vidět i výkyv z toho prostředního týdne, kdy studenti koukali do monitorů a kdy je vypnuli a povídali si při svíčkách.

Jak moc vadí čtení?

Záleží, při čem čtete. Ideální je co možná nejteplejší odstín světla. Nedávno jsem si koupila takovou mikrolampičku se zobáčkem na knihu na přicvaknutí, která byla myšlená tak, že nemá rušit spoluspáče třeba v manželské posteli. Když jsem ji večer zapnula, manžel o dva pokoje vedle vyjádřil zděšení, že tohle půjde s námi do postele. Bylo to studené bílé neuvěřitelně silné světlo, které snad procházelo zdí. Tady je vidět, že osvětu potřebují nejenom běžní lidé, ale zejména výrobci světel, a to možná dokonce na nějaké úrovni, která je bude trochu regulovat.

Děláte něco takového?

Jsem v kontaktu s lidmi, kteří se zabývají vnitřním osvětlením. Jak s architekty, tak s výrobci svítidel, ale aktivity týkající se nějakých regulačních opatření směřuju spíš k venkovnímu osvětlení. Byla jsem členkou normalizační komise při ministerstvu životního prostředí, která připravila technickou normu na šetrné svícení ve veřejném prostoru, která by měla být doprovozená vyhláškou…

A jsme u ekologie. Jaká je filozofie, ze které vycházíte?

Ve veřejném prostoru je sice nutné svítit, ale musíme velmi rychle začít uvažovat o tom, jak moc a čím. Světelné znečištění se zvyšuje o několik procent ročně. Přitom na kvalitní tmě v noci jsou závislé sezónní změny v přírodě, adaptace na zimní období, migrace. Reprodukční fáze organismů je závislá na odečtu kontrastu mezi dnem a nocí, který neustále snižujeme, a tím vcelku významně ohrožujeme ekologické vztahy ve volné přírodě. Nedávno to dobře popsal Johan Eklöf v knize Manifest za tmu. Denních živočichů je ve volné přírodě méně než nočních, asi kromě ptáků… Většina je aktivních v noci, takže pro synchronizaci jejich cirkadiánního systému potřebují jasnou představu o tom, jestli je ještě noc, nebo už svítá. Když jim těch pár luxů, které pro ně znamenají významnou fyziologickou informaci, zařídíme na celou noc, odstraníme kontrast mezi dnem a nocí a oni tu informaci nedostanou.

Týká se to i rostlin?

Jistě. Divíme se, že stromy neopadají, přestože už je mráz. Ale ony to neudělají proto, že vedle stojí lampa veřejného osvětlení a vytváří dojem letního dne. Takový strom to může zvládat pár let, ale pak prostě uhyne, protože se vyčerpá, není schopný pořádně zazimovat a zregenerovat. Tohle je nebezpečí pro lidi, zvířata i rostliny – špatně se to kvantifikuje do tabulek a výzkum dlouho trvá. V případě světelného znečištění je to všechno postupné a sčítá se to s dalšími škodlivými civilizačními vlivy.

Dá se na to adaptovat?

Asi se musí proměnit ekosystém. Nevím, nejsem ekolog, jsem fyziolog laboratorního typu. Míru adaptace cirkadiánního systému obecně i míru adaptace jednotlivých druhů a společenstev musíme teprve otestovat. Tipuju si, že strop bude druhově závislý. Je to dobře vidět na přímořských oblastech, kde v přesvětlených mořích válcuje méně přizpůsobivé druhy jediný druh korýše, který není zas až tak citlivý na ty přesvětlené pláže a hotelové komplexy kolem. Zasahujeme do biodiverzity ze všech možných stran. Světlo v noci je další kapka ke všem možným polutantům.

Vzpomínám si, že v létě na táboře si v noci vždycky uvědomím, že ta tma není úplně neproniknutelná a že stačí, když třeba trochu svítí měsíc, a je vidět, že až tak nepotřebuji baterku.

Tomu se říká skotopické vidění a ano, funguje skvěle – jen je trochu smutné, že našinec už kvůli tomu musí na tábor, protože jinde nemá šanci tuhle zkušenost s dokonalostí svého oka udělat. V Evropě dokonce vznikají oblasti tmavé oblohy (Dark Sky Parks). U nás existují Jizerská, Beskydská a Manětínská oblast tmavé oblohy. Tam se lidé dohodli, že chtějí zachovat hvězdné nebe pro další generace, a pracují na tom, ale absolutní tma tam taky není. A existuje i mezinárodní Organizace pro tmavou oblohu.

Znamená to, že když jedu v létě do České Kanady, jsem v lese a nejbližší vesnice je tři kilometry daleko, není tam opravdová tma?

Není. Skutečnou tmu v Evropě nemáte skoro šanci zažít, pokud se tedy nechcete zavřít do sklepa. Od kolegů astronomů vím, že Praha svítí v okruhu sta kilometrů. Když je zamračeno, mraky odráží světlo zpátky na zem. Před vynálezem žárovky znamenala zatažená obloha absolutní tmu na Zemi. Teď je to přesně naopak – mraky odrážejí světlo z měst a vrací nám ho zpátky. Paradoxně je tak víc tmy ve chvíli, kdy je jasná obloha, protože odraz od mraků má větší sílu než měsíc a hvězdy dohromady. To je opravdu jeden z největších ekologických problémů, kterým čelíme. Kromě dlouhodobých důsledků, o kterých jsem mluvila před chvílí, máme přímý efekt – hvězdy a měsíc slouží k orientaci velkého množství organismů počínaje hmyzem a konče migrujícími ptáky, takže umělým světlem denně mateme obrovské množství jedinců, kteří tak netrefí svůj cíl. Amerika řeší souvislost mezi světly výškových budov a tisíci mrtvými migrujícími ptáky ročně asi nejvíc.

Nejste z toho frustrovaná?

Jsem, hlavně proto, že světlo je zrovna ten polutant, který lze odstranit velmi snadno. Řešit například problematiku plastů a mikroplastů v přírodě je strašně složité. Zhasnout nebo nainstalovat šetrná světla tak složité není. Od roku 2017 spolupracuji s pracovní skupinou pro světelné znečištění na ministerstvu životního prostředí a je pravda, že tam se na jednu stranu hodně věcí podařilo, ale na druhou stranu mě frustruje, jak to jde pomalu. My víme, co se děje, máme k tomu výzkumy, máme dokonce technologie, jak tomu zabránit, ale v praxi to jde nepochopitelně ztuha. Jsou lidé, kteří zhasínají sami od sebe, ale dokud to nebude ošetřené na politické úrovni a na úrovni měst a ve vztahu k firmám, moc se toho nezmění.

Jaké jsou hlavní argumenty proti zhasínání?

Bezpečnost. Jenomže nikdo z těch, kteří upozorňují na problém světelného znečištění, nechce zhasnout úplně! Je to otázka míry. LED zdroje jsou levné a je lákavé a možná trochu business nasvítit všechno, ale to prostě nemůžeme. Osobně si myslím, že o každé nové lampě veřejného osvětlení, svítícím billboardu, nasvětleném kostelu, nasvícené skladové krabici u dálnice a podobně by se mělo rozhodnout ve speciálním povolovacím řízení. Trochu drsný požadavek na dnešní dobu, uznávám. Ale tlačit na instalaci pohybových senzorů do vesnic nebo odlehlých částí měst, které budou veřejné osvětlení rozsvěcet jen ve chvíli, kdy kolem někdo půjde, to vidím jako reálný směr. Třeba svícení do dolního poloprostoru, a ne nahoru do nebe, to už je vcelku přijímáno světelnými techniky. Důležitá je i barva světla, nesmí být bílé, ale musí být oranžové stejně jako sodíkové výbojky. Sodíkové výbojky jsou neekonomické a musí se postupně vyměnit za LED zdroje, ale pokud vím, tak existují technologie, které umí i s LED osvětlením vytvořit oranžovou. Musíme si uvědomit, proč vlastně v noci svítíme. Není jiný důvod, než že lidi potřebují vidět svět kolem sebe. A oranžové světlo úplně stačí ke zrakové orientaci člověka a k přírodě je nejšetrnější.

Může tomu pomoci energetická krize?

Přiznávám, že jsem tiše doufala, že ano. Ale nestalo se. Nemůžeme čekat, že to přijde mimochodem a jako nezamýšlený důsledek. Je třeba osvěta a pak bohužel asi i legislativa.