Nové výskumy o bielych LED čipoch a našom organizme

S LED čipmi sa stretávame každý deň – nachádzajú sa v budíkoch, televíziách, semaforoch, či displejoch mobilných telefónov. Postupne sa s LED svietidlami stretávame aj v domácom osvetlení, reflektoroch na autách a v pouličnom osvetlení. Aký majú tieto čipy vplyv na naše zdravie?

Vedci neustále skúmajú možný biologický vplyv LED svietidiel, o ktorých sa nesprávne hovorí, že produkujú výrazne viac modrého svetla než iné žiarovky, čo je pravda iba v porovnaní s niektorými konkrétnymi typmi žiaroviek ako HPS. Čo však nevieme je, že väčšina bielych LED svietidiel, ktoré vyžarujú spektrum farieb vrátane modrého svetla nedopatrením vysielajú signály do ľudského mozgu, čím riadia biologické hodiny a každodenné aktivity, napr. spánok.  Citlivá odpoveď organizmu na modré svetlo vyvolala mnohé vedecké otázky, či môže svetlo narušiť každodenné rytmy, 24-hod. cyklus, ktorým sa riadia činnosti ako spánok a iné biologické procesy.

Zatiaľ čo spoločnosť International Dark-Sky Association a iné varujú pred používaním LED svietidiel pre vonkajšie večerné osvetlenie a niektorí vedci žiadajú, aby bolo používanie modrých svietidiel zakázané, iní tvrdia, že ich vedľajšie účinky sú veľmi malé a upozorňujú, že pred tvrdením, či majú LED svietidlá vplyv na ľudské zdravie je potrebné vykonať viac vedeckých meraní. Niektorí tiež tvrdia, že faktory ako napr. nedostatok spánku a odchýlky v 24-hod. cykle vystavovania sa svetlu a tme môže biologický rytmus človeka poškodiť oveľa viac a spôsobiť zdravotné problémy, napr. rakovinu, kardiovaskulárne ochorenia a obezitu, pričom sa snažia dokázať, či je to práve svetlo v noci – modré LED svetlo, ktoré to spôsobuje.
Profesor Abraham Haim z univerzity v Haife v Izraeli považuje biele LED svietidlá za formu „ľahkého znečistenia“. „To, čo sa považuje za osvetlenie priateľské k životnému prostrediu mu v skutočnosti škodí“, tvrdí Haim, ktorý je zároveň chronobiológom, odborníkom zaoberajúcim sa štúdium biologických rytmov u živočíchov. Je autorom štúdií, kde preukazuje, že modré svetlo môže narušiť hormóny riadiace každodenné činnosti u nočných zvierat, napr. u hrabošov, krtov alebo potkanov.

Najbežnejšia forma LED svietidiel vytvára zmes modrého a žltého svetla, ktoré sa oku javí ako biele. Pri iných žiarovkách vrátane inkandescenčných a kompaktných žiariviek modrého svetla vyžarujú menej.

V minulom storočí sme poznali iba dva typy očných buniek citlivých na svetlo: tyčinky a čapíky. No v r. 2001, David Berson z Brownovej univerzity preukázal, že v oku cicavcov sa nachádza tretí typ bunky pre absorbovanie svetla. „Toto bol veľmi dôležitý prínos v celej oblasti chronobiológie a výskumu videnia“, povedal Jay Neitz, profesor oftalmológie z Washingtonovej univerzity v Seattli. „Vždy sme si mysleli, že za každodenné rytmy sú zodpovedné tyčinky a čapíky. No potom sme zistili, že v oku sa nachádzajú určité bunky, ktoré vysielajú signály do suprachiasmatického jadra, dôležitej časti mozgu, ktorá riadi denný rytmus jedinca. Novoobjavený typ bunky pomenovaný podľa svojej podstaty fotosenzitívna retinálna gangliová bunka sa v oku nachádza v menšom počte ako ostatné svetlocitlivé bunky – cca iba jedna na 4 milióny čapíkov. Obsahujú však kľúčový svetlocitlivý proteín melanopsín. Ak ho svetlo zasiahne, aktivuje gangliónové bunky, aby vysiali signály do suprachiaznatického jadra, oblasti mozgu, kde sú regulované denné rytmy jedinca. „Novo objavené gangliónové bunky hrajú kľúčovú rolu vo vysielaní signálu zo sietnice do mozgového centra pre biologický cyklus,“ povedal Mark Rea, riaditeľ spoločnosti Lighting Research Center na Rensselaerovom polytechnickom inštitúte v meste Troy v USA. Ako sa ukázalo, melanopsínové proteíny sú najcitlivejšie na svetlo vo vlnovej dĺžke 440-460 nm – medzi indigovou a modrou farbou. Mnoho bielych LED svietidiel vytvára modré svetlo v dĺžke cca 450 nm. Výskum z r. 2005 chronobiológov vo Švajčiarsku ukázal, že dobrovoľníci, ktorí sa vystavili počas dvoch hodín svetlu v dĺžke 460 nm počas noci utrpeli väčšie straty melatonínu, hormónu, ktorý riadi ľudský biologický cyklus, než keď boli vystavení žlto-zelenému svetlu s vyššou vlnovou dĺžkou 550 nm. Okrem toho, že melatonín napomáha telu dodržiavať 24-hod. cyklus bdenia a spánku, je aj antioxidačnou zlúčeninou, pri ktorej sa dokázalo, že ochraňuje biologické molekuly, napr. DNA.

V októbrovom vydaní časopisu Journal of Environmental Management profesor Haim z univerzity v Haife spolu so svojimi kolegami vypočítali, že biele LED svetlo môže znížiť hladinu melatonínu 5-krát viac než nízkotlakové sodíkové lampy, ktoré produkujú žlto-oranžové svetlo, ktoré vídavame na verejných parkoviskách. Vyžadujú „úplný zákaz vonkajšieho osvetlenia s vlnovou dĺžkou kratšou než 540 nm“ a vrátiť sa späť k používaniu nízkotlakových sodíkových lámp – „aby sa odstránila možnosť redukovania melanínu a narušenia biologických rytmov u ľudí aj živočíchov.“ Rovnako žiadajú zvýšiť povedomie ľudí a výrobcov žiaroviek, aby uvádzali vlnovú dĺžku, ktorú ich výrobky produkujú.
Mark Rea však tvrdí, že namiesto relatívnej hodnoty je dôležité nájsť úplnú hodnotu znižovania melanínu spôsobenú rozličnými typmi osvetlenia. „Päťkrát viac než malé množstvo nemusí byť veľa,“ hovorí. A navyše, ako dodáva, jednoduché výpočty založené na svetelnom spektre nemusia presne definovať zníženie melanínu. Namiesto toho musíme brať do úvahy faktory ako hodnota, zdroj dĺžka vystavenia svetlu, ako aj ako priamo svetlo zasahuje pozorovateľa. „Všetky tieto faktory sú dôležité pri predpovediach, aký efekt dosiahneme,“ uviedol.
Profesor Haim si je vedomý týchto faktorov a jeho tím by rád pokračoval v začatom výskume. Mark Rea a jeho kolegovia tento problém rozoberajú z dvoch uhlov. Vyvinuli súpravu na meranie svetla, ktoré dosahuje ľudské oko za 24-hod. Nazvali ho Daysimeter. Ako uviedol Rea, meranie svetla kalibrovanými nástrojmi, ktoré dosiahne ľudské oko bude dôležitým krokom k získavaniu odpovedí na otázku vplyvu svetla na ľudské zdravie. Zároveň Rea spolu s kolegami vytvorili fyziologický model ako je svetlo dosahujúce sietnicu oka premenené do nervových signálov, ktoré zasahujú riadiaci systém biologického cyklu. Predchádzajúce výskumy potvrdili, že stupeň, do akého nervové signály stimulujú biologický systém podmieňuje, koľko melanínu sa stratí. Model rozoberá citlivosť oka na rozličné časti viditeľného spektra farieb a úroveň svetla, ktorá spustí signál pre rozličné časti mozgu. Krátky záblesk blesku tento signál nespustí, no dlhšie vystavenie svetlu by mohlo. Aplikovaním modelu na imaginárneho človeka pod bielym LED pouličným osvetlením počas jednej hodiny Rea s kolegami vyrátali, že jedna hodina vystavenia sa žiareniu môže hladinu melatonínu znížiť o 3 – 8%. „3 – 8 % na modeli je malé množstvo, no možno dôležité. Myslím si, že veda tak ďaleko ešte nie je,“ povedal Rea.

Podobné modelové výpočty ukazujú, že svetlo vyžarované počítačovými obrazovkami a elektrickými spotrebičmi, napr. tabletmi môžu hladinu melatonínu znížiť o 7 – 20%.
Pre budúcnosť Mark Rea ponúkol ďalší príklad, prečo sa vyhnúť LED osvetleniu. Ku svojej kolegyni počas hokejového zápasu pripojil prístroj na meranie svetla. Podľa výpočtov zariadenia, svetlo na štadióne potlačilo 20 – 25% tvorby melatonínu v jej tele.
Rea si myslí, že pozeraním sa osamote na svetlo v noci nevyrieši základné problémy, či životné prostredie môže ovplyvniť biologický systém. „Zistíte, že o svetle v noci nemôžete skutočne hovoriť bez toho, aby ste vedeli, čo máte počas dňa. Musíte brať do úvahy celý 24-hod. cyklus. Nie je správne hovoriť o znížení melatonínu o 3 – 8% a vytvoriť záver, či je zdravé a čo nie.“
Profesor Haim vyžaduje podrobnejšie epidemiologické výskumy, ktoré skúmajú vzťah medzi nočným svetlom a zdravotnými problémami, pričom sleduje veľkú vzorku populácie počas dlhšieho obdobia. Navrhuje posunúť sa za epidemiológiu. Robí podrobnejšie merania ľudí vystavených 24-hod. žiareniu a neskôr navrhuje pokusy, kde vytvára podobné podmienky svetla – tmy u zvierat. Podľa neho si potom môžeme overiť hypotézu, či podmienky svetla – tmy spôsobujú zdravotné problémy.

Existujú aj technologické riešenia. Wendy Davis, odborníčka na Národnom inštitúte noriem a technológie tvrdí, že pomocou LED technológie je možné vytvoriť „naladiteľné“ svetlo, aby počas dňa produkovalo viac modrého a počas noci menej modrého svetla. Či to funguje aj v praxi ešte nie je overené. „V oblasti narušenia biologického cyklu ešte nie je dostatočný výskum, aby sme zaujali stanovisko iné, než nami podporovaný dobrý, inteligentný a riadne prevedený výskum, ktorý keď ukončíme, preveríme ho a uvidíme, čo je potrebné zmeniť alebo urobiť,“ povedal Alex Boesenberg, riaditeľ pre regulačné záležitosti Národnej asociácie elektrických výrobcov.
Profesor Haim tvrdí, že riešenie pre vnútorné a vonkajšie osvetlenie „musí byť v súlade s chronobiologickými myšlienkami“ a nesmie ignorovať biológiu ľudí, zvierat a iných živočíchov. Dožaduje sa viacerých výskumov na zvieracích modeloch, ktoré by sa zaoberali biologickými vplyvmi svetla. Keďže tomuto problému chýba definitívne riešenie, Mark Rea odporúča, aby ľudia dodržiavali približný 24-hod. cyklus, ktorý môže byť najbezpečnejším spôsobom, ako si udržať biologický cyklus v rovnováhe, pričom nespôsobuje žiadne nepriaznivé vedľajšie účinky pre zdravie ľudí.

Autor: Ben P. Stein – Inside Science News Service
Preložili a spracovali: uspornaziarovka.sk