UKŁAD HORMONALNY A OŚWIETLENIE.PDF

Czynnik oświetlenia w układzie hormonalnym człowieka

Magdalena Wasilewska

Hormony to wytwarzane przez organizm, niezbędne dla procesów przemiany materii związki,

których zadaniem jest koordynowanie procesów chemicznych zachodzących w komórkach. Hormony

nie są budulcem ani nie dostarczają energii. Od ich działania zależy równowaga środowiska

wewnętrznego (homeostaza), co jest warunkiem prawidłowego funkcjonowania wszystkich narządów.

Hormony występują w organizmie w bardzo małym stężeniu, a każde odchylenie od stanu pożądanego

zakłóca równowagę i powoduje wystąpienie nieprawidłowości w funkcjonowaniu organizmu.

Większość hormonów wytwarzają gruczoły wydzielania wewnętrznego, zwane też gruczołami

dokrewnymi ( Rys. 1 ). Najważniejszymi gruczołami wydzielania wewnętrznego są: przysadka,

szyszynka, tarczyca, przytarczyce, nadnercza, trzustka oraz męskie i żeńskie gruczoły płciowe.

Wydzieliny gruczołów przedostają się bezpośrednio

do krwi, a następnie transportowane są do narządów

docelowych. Ośrodek sterowania produkcją hor-

monów znajduje się w podwzgórzu, gdzie "komuni-

kują się" ze sobą systemy: nerwowy i hormonalny.

Sygnał o zapotrzebowaniu poszczególnych narządów

na odpowiednie hormony kierowany jest do przy-

sadki mózgowej, która produkuje hormony pobu-

dzające lub hamujące aktywność gruczołów dokrew-

nych. Organizm człowieka składa się z wielu

systemów i narządów, których działanie musi być

dostosowane do aktualnych potrzeb całego ustroju.

Warunki panujące na naszej planecie ukształ-

towały określone rytmy procesów biologicznych.

Człowiek poddawany jest cyklicznym zmianom

czynników fizycznych wynikających z ruchu obroto-

wego Ziemi (zmiany dnia i nocy) oraz obiegu Ziemi wokół Słońca (zmiany pór roku). Zmiany te

synchronizują nasze życie, wyznaczają między innymi naturalny okres spoczynku i aktywności,

a także wpływają na większość procesów życiowych. Rytm snu i czuwania, najbardziej zsyn-

chronizowany z dobowymi zmianami dnia i nocy, odbywa się w cyklu dobowym. Badania wykazały,

że rytm snu i czuwania utrzymuje się nawet, gdy nie znamy godziny doby i nie mamy kontaktu

z czynnikami wskazującymi na porę dnia. Fakt ten doprowadził do odkrycia wewnętrznego zegara -

zwanego ogólnie zegarem biologicznym. Rytmy biologiczne, nie wymagające synchronizacji

nazywamy rytmami endogennymi a wszystkie rytmy sterowane i synchronizowane czynnikami

zewnętrznymi nazywamy rytmami egzogennymi. Zegar biologiczny wykazuje rytmy o okresie nieco

Rysunek 1 Układ dokrewny człowieka

dłuższym lub nieco krótszym od 24 godzin, czyli tzw. rytmy okołodobowe inaczej circadialne (gdzie:

circa – około, dies - dzień) ( Rys. 2 ).

Możliwość odbierania przez ten zegar informacji o porze doby, głównie poprzez rejestrację zmian

natężenia światła w środowisku, synchro-

nizuje wewnętrzny (endogenny) zegar

biologiczny. Zegar endogenny uwzględnia

zmiany zachodzące cyklicznie w środo-

wisku zewnętrznym i stopniowo przygoto-

wuje organizm do mającego nastąpić

okresu aktywności albo spoczynku. Zegar

biologiczny zapewnia również wzajemną

synchronizację wielu procesów fizjologicz-

nych i biochemicznych zachodzących

w organizmie człowieka. Jesteśmy w stanie określić kolejność i częstotliwość kolejnych procesów

w 24-godzinnym cyklu dnia i nocy:

- 4.00 – 6.00 : najniższa temperatura ciała,

- 5.30 : wyrzut glukozy i katecholamin do krwi, wzrasta ciśnienie i akcja serca,

- 6.00 – 8.00 : najwyższy poziom hormonu stresu - kortyzolu,

- 7.30 : zahamowanie wydzielania melatoniny pod wpływem światła,

- 8.00 – 12.00 : szczyt aktywności intelektualnej,

- 11.00 – 13.00 : szczyt aktywności fizycznej,

- 14.00 : wzrost temperatury ciała, niż intelektualny,

- 15.00 – 17.00 : drugi szczyt aktywności intelektualnej,

- 18.00 – 20.00 : spadek aktywności układu trawiennego,

- 20.00 – 22.00 : spadek poziomu kortyzolu, senność, wzrost poziomu melatoniny

- 1.00 – 3.00 : maksymalny poziom melatoniny, głęboki sen.

Wszystkie te procesy są ściśle określone i wzajemnie zsynchronizowane. Ich zaburzenie przez

zachwianie równowagi pomiędzy spoczynkiem i czasem czuwania powoduje obniżenie poziomu

dopaminy – hormonu pobudzającego aktywność, dodającego energię i chęć działania. Pośrednio

obniża też wytwarzanie serotoniny i endorfin – mediatorów dobrego samopoczucia.

Rysunek 2 Zegar okołodobowy

Centrum kierowania biologicznymi rytmami stanowi skupisko neuronów w obrębie

podwzgórza - mikroskopowa

struktura zwana jądrami nad-

skrzyżowań (SCN – s upra c hia-

smatic n uclei) ( Rys. 3 ).

Jądra nadskrzyżowań położone

są obustronnie nad skrzyżowa-

niem nerwów wzrokowych. Do

miejsca tego wiedzie z oka spec-

jalny szlak neurotransmisyjny,

który przekazuje informacje

o zmianie natężenia światła

w otoczeniu. Szlak ten określany

jest jako podwzgórzowo – siat-

kówkowy (RHT – r etino – h y-

pothalamic t ract) i jest to bez-

pośrednia droga przepływu informacji z fotoreceptorów do neuronów. Sygnały z SCN przekazywane

są do szyszynki, która kontroluje produkcję melatoniny ( Rys. 3 ). Badania eksperymentalne wykazały,

że całkowite lub częściowe uszkodzenie tych struktur powoduje zaburzenia rytmów wydzielania m.in.

takich hormonów jak: kortyzol i melatonina. Są one bardzo ważne w aspekcie kontroli procesów

fizjologicznych i psychologicznych podczas rytmu snu i czuwania. Zakłócenie rytmu syntezy

melatoniny lub kortyzolu natychmiast oddziałuje na jakość snu oraz zdolność człowieka do działania.

W warunkach normalnych melatonina produkowana jest w nocy. Proces ten jest sygnałem dla

naszego ciała, że jest ciemno. Melatonina wywołuje spanie, zmniejsza naszą czujność, żwawość

i temperaturę ciała. Efekty działania melatoniny są przeciwieństwem efektów, jakie odczuwamy

podczas ekspozycji na światło. Kortyzol produkowany jest przez korę nadnerczy. Jego produkcja

wzrasta wczesnym rankiem i osiąga maksimum około 6.00 – 7.00 rano. Organizm człowieka

potrzebuje kortyzolu, aby być aktywnym. Stres i wystarczająco intensywne światło zwiększają

stężenie kortyzolu we krwi.

Przez kilka ostatnich dekad nauka medyczna i badania pokazały, że procesy fizjologiczne

i psychologiczne niemal wszystkich ludzi odnoszą się do rytmów odpowiadających naturalnym

cyklom dziennym i sezonowym światła ( Rys. 4 ). Rytm dzień – noc kontroluje wiele rytmicznych

procesów ciała, takich jak: cykl spanie – czuwanie, zdolności działania, temperatury ciała, rytmu

serca, nastroju, świadomości, zmęczenia i innych.

Rysunek 3 Zegar biologiczny - melatonina i światło

Rysunek 4 Rytmy zachodzące w organizmie człowieka w ciągu 2 × 24 godzin.

Wizualne efekty oświetlenia określają naszą wydolność wzrokową, podczas gdy efekty

biologiczne są bardzo istotne w kształtowaniu naszego zdrowia i dobrego samopoczucia. Już dawno

rozpoznano, że światło oddziałuje zarówno na naszą psychikę jak i odczucia emocjonalne.

Projektowanie i instalowanie oświetlenia dającego zarówno wzrokowe jak i biologiczne efekty może

zagwarantować właściwą wydolność wzrokową, zdrowie oraz dobre samopoczucie. Współczesne

uwarunkowania cywilizacyjne sprzyjają łamaniu zasady dostosowania rytmu sen – czuwanie do cyklu

ciemność – światło. Dotyczy to w szczególności pracowników zmianowych. W tej grupie zawodowej

wzrasta ryzyko wypadków oraz prawdopodobieństwo wystąpienia schorzeń sercowo – naczyniowych,

problemów trawiennych, zmniejszenie aktywności i czujności, zmniejszona jakość snu oraz

popełnianie błędów w pracy. Zaburzenia zegara biologicznego pojawiają się również w wyniku

szybkich zmian stref czasowych przy podróżowaniu samolotem (tzw. jet-lag). Badania nad rolą

oświetlenia w układzie hormonalnym człowieka stają się nowym wyzwaniem między innymi dla

projektantów i producentów oświetlenia.

Literatura:

„Light and health in workplace”, NSVV Committee on Light and Health, 2005.

“Blaski i cienie posiadania zegara biologicznego”, E. Pyza, Zakł. Cyt. I Hist. Inst Zoologii UJ, 2002.

„Wina zegara”, E. H. Pazecka, Forum Eskulapa, 2005.

„Czas życia”, Świat nauki, nr 11 (135), 2002.

„Lighting for work: visual and biological effects”, W. J. M. van Bommel, G. J. van den Beld, 2003.

“CIE and the way of putting Lighting and Health into daily lighting practice”, W. J. M. van Bommel, 2005.

mgr inż. Magdalena Wasilewska

Rzecznik Innowacji „System oświetlenia antydepresyjnego”

Mazowieckie Centrum Zarządzania Wiedzą o Innowacyjnych Technologiach

m.wasilewska@imm.org.pl

m.wasilewska@iel.waw.pl

magdalena_wasilewska@interia.pl

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: