Vliv světla na organismy - světelné znečištění -

Podobné dokumenty
Světlo: vliv na časový systém, pozornost a náladu. Helena Illnerová Fyziologický ústav AV ČR, v. v. i.

BIORYTMY. Rytmicita procesů. Délka periody CZ.1.07/2.2.00/ Modifikace profilu absolventa biologických studijních oborů na PřF UP

Světový den spánku a poruchy biologických rytmů

ZDRAVÝ SPÁNEK Ing. Vladimír Jelínek

telná technika Literatura: tlení,, vlastnosti oka, prostorový úhel Ing. Jana Lepší

PRAKTICKÁ VÝUKA PŘÍRODOVĚDNÝCH PŘEDMĚTŮ NA ZŠ A SŠ CZ.1.07/1.1.30/

don Quijote a skřiv a sovy Helena Illnerová Fyziologický ústav AV ČR, v. v. i.

LENKA MAIEROVÁ. UCEEB, ČVUT v Praze VEŘEJNÉ OSVĚTLENÍ POŽADAVKY UŽIVATELŮ

ZÁKLADNÍ FOTOMETRICKÉ VELIČINY

Až dvěma pětinám lidí s depresí nezabírají antidepresiva, u dalších sice léky pomohou některé příznaky nemoci zmírnit, ale například potíže se

Dotace pro obce na veřejné osvětlení. Tisková konference, Praha, 25. července 2018

Jak na mozek, aby fungoval. PaedDr. Mgr. Hana Čechová

Tento výukový materiál vznikl za přispění Evropské unie, státního rozpočtu ČR a Středočeského kraje Mgr.

Globální problémy Civilizační choroby. Dominika Fábryová Oktáva 17/

M A T U R I T N Í T É M A T A

CHRONOBIOLOGICKÁ FOTOTERAPIE V PRAXI

Mgr. Šárka Vopěnková Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou VY_32_INOVACE_02_3_20_BI2 HORMONÁLNÍ SOUSTAVA

Délka nočního spánku a jeho kvalita se výrazně podílí na zdravotním stavu obyvatel i kvalitě jejich života.

běh zpomalit stárnutí? Dokáže pravidelný ZDRAVÍ

Hygiena, ergonomie a bezpečnost práce s ICT

BrainVitality. Stárnoucí mozek prochází postupnými strukturálnímí a funkčními změnami.

Ing. Jana Lepší Oddělení faktorů prostředí Zdravotní ústav se sídlem v Plzni. jana.lepsi@zuplzen.cz

Civilizační choroby. Jaroslav Havlín

CHRONOTYPY A AKTIGRAFIE. Eva Fárková VP5

SVĚTLO V ARCHITEKTUŘE. Michaela Brožová pro NS1 _10/2011

Doc. MUDr. Aleš Bartoš, PhD. AD Centrum, Národní ústav duševního zdraví &Neurologická klinika, UK 3. LF a FNKV, Praha

Maturitní témata - BIOLOGIE 2018

Světlo jako ekologický faktor

OBOROVÁ RADA Fyziologie a patofyziologie člověka

Úspory energie v obcích a snížení světelného znečištění

Tematický plán učiva BIOLOGIE

*Mléko a mléčné výrobky obsahují řadu bioaktivních

Regenerace ve sportu pedagogické prostředky

Poruchy spánku u pacientů v intenzivní péči...

Regulace růstu a vývoje

HLAVNÍ PROBLÉMY V ŽIVOTNÍM PROSTŘEDÍ

Přírodopis. 6. ročník. Obecná biologie a genetika

Možnosti terapie psychických onemocnění

ŘÍZENÍ ORGANISMU. Přírodopis VIII.

Přírodopis. 8. ročník. Obecná biologie a genetika

Úvod do preklinické medicíny PATOFYZIOLOGIE. Kateryna Nohejlová a kol.

Maturitní témata Biologie MZ 2017

Spánek v prostředí intenzivní péče. Přednášející: Michal Pospíšil Spoluautor: Adriana Polanská

Informace pro Vládu ČR o problematice světelného znečištění. Manažerské shrnutí

Veřejné osvětlení, veřejné zdraví

LÉKAŘSKÁ BIOLOGIE B52 volitelný předmět pro 4. ročník

Jak na mozek, aby fungoval aneb. PaedDr. Mgr. Hana Čechová

Energetická efektivnost osvětlení v průmyslu Ing. Petr Žák, Ph.D. ČVUT FEL, Praha

LÁTKOVÉ ŘÍZENÍ ORGANISMU

Obesita a redukční režimy

Znečištění ovzduší důsledky pro zdraví naší populace

Ekosystém. tok energie toky prvků biogeochemické cykly

Poruchy spojené s menstruačním cyklem a jejich léčba. MUDr. Zdeňka Vyhnánková

Vliv automobilových emisí na lidské zdraví

Obecná fyziologie smyslů. Co se děje na membránách.

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ. magisterský studijní program Inteligentní budovy ELEKTRICKÉ SVĚTLO 1

Obecná fyziologie smyslů. Co se děje na membránách.

Světlo nejen k vidění

Žlázy s vnitřní sekrecí

Výukový materiál. zpracovaný v rámci projektu

Témata bakalářských a diplomových prací pro akademický rok MUDr. Milada Bezděková, Ph.D.

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 4.000h 8.000h h h h NARVA BIO VITAL. NARVA Oceanic Flora 1,0 1,0. Rel. Intensität / Rel.

Střední průmyslová škola strojnická Olomouc, tř. 17. listopadu 49

Biologie - Sexta, 2. ročník

Seznam přednášek - Poradce pro výživu

Základní škola Náchod Plhov: ŠVP Klíče k životu

RŮST A VÝVOJ. Diferenciace rozlišování meristematických buněk na buňky specializované

Evoluce fenotypu II.

Spánek. Neurobiologie chování a paměti. Eduard Kelemen. Národní ústav duševního zdraví, Klecany

Poruchy spánku na ICU

LED technologie vhodná nejen pro oblasti tmavé oblohy

AMPK AMP) Tomáš Kuc era. Ústav lékar ské chemie a klinické biochemie 2. lékar ská fakulta, Univerzita Karlova v Praze

Spánek a bdění. Karel Šonka Centrum pro poruchy spánku a bdění, Neurologická klinika 1. LF UK a VFN Praha

Účinek noční směny/služby na repolarizaci srdce podle QT intervalu a indexu kardio- -elektrofyziologické rovnováhy (iceb) u sester a lékařů

Laboratoř růstových regulátorů Miroslav Strnad. ové kultury. Olomouc. Univerzita Palackého & Ústav experimentální botaniky AV CR

fototerapie můj domov Chronobiologická Snaha nahradit chybějící svit

Problematika a prevence posttraumatické stresové poruchy

SVĚTELNÉ PROSTŘEDÍ V BUDOVÁCH Z POHLEDU NEVIZUÁLNÍHO VNÍMÁNÍ SVĚTLA

Biologie - Oktáva, 4. ročník (humanitní větev)

Anotace: Materiál je určen k výuce přírodopisu v 8. ročníku ZŠ. Seznamuje žáky se základními pojmy a informacemi o stavbě a funkci soustavy

Elektrofyziologické metody a studium chování a paměti

Teplota a termální fyziologie

Vliv pozornosti na bezpečný pohyb v horách

DŮSLEDKY ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ Z DOPRAVY NA ZDRAVOTNÍ STAV POPULACE

Použití tuků mořských ryb v prevenci vzniku metabolického syndromu. Mgr. Pavel Suchánek IKEM Centrum výzkumu chorob srdce a cév, Praha

Předmět: VÝCHOVA KE ZDRAVÍ Ročník: 8. Časová dotace: 2 hodiny týdně. Konkretizované tématické okruhy realizovaného průřezového tématu

Human Centric Lighting

Kloubní výživa Ecce Vita s hydrolizovaným Kolagenem

DOPRAVA A ZDRAVÍ. příspěvek k diskusi o řešení dopravní situace v Praze Ing. Miloš Růžička

Zopakovat třídění bezobratlých živočichů. Přechod rostlin na souš,vývoj rostlin

Diabetes neboli Cukrovka

Biologie - Oktáva, 4. ročník (přírodovědná větev)

Seřiďte si svůj vnitřní čas

Pitný režim. PaedDr. & Mgr. Hana Čechová

Živé systémy v ekotoxikologii - úvod - Luděk Bláha, PřF MU

QUICK! prodluž si svůj den

ENERGETICKÁ NÁROČNOST OSVĚTLOVACÍCH SOUSTAV

Úvod do preklinické medicíny NORMÁLNÍ FYZIOLOGIE. Jan Mareš a kol.

Složky potravy a vitamíny

Transkript:

Vliv světla na organismy - světelné znečištění - doc. RNDr. Zdeňka Bendová, Ph.D. 20. června 2018

Střídání světla a tmy během dne a noci je základní přírodní abiotický faktor ovlivňující fyziologii, chování a reprodukci živočichů i rostlin cuckold-video.info

Cirkadiánní systém časový regulační systém, který řídí fyziologické procesy na biochemické a molekulární úrovni

cirkadiánní systém generuje cirkadiánní oscilace díky vrozenému molekulárnímu mechanismu, který je podobný u různých organismů, bakterie rostliny houby bezobratlí obratlovci a který zajišťuje, že cirkadiánní rytmy mohou krátkodobě probíhat i ve stálé tmě

Fylogenetický původ cirkadiánního oscilačního mechanismu LUCA=last universal common ancestror Great Oxidation Event (GOE) Edgar et al., Nature volume 485, pages 459 464 (24 May 2012)

Cirkadiánní systém synchronizuje všechny fyziologické behaviorální procesy v organismu a hodinový mechanismus existuje v každé jaderné buňce Saini C., et al., Front. Neurol., 13 May 2015 https://doi.org/10.3389/fneur.2015.00095

10 % - 20% všech genů je exprimováno jako clock-controlled genes

Cirkadiánní perioda generovaná molekulárním mechanismem není dlouhá přesně 24 hodin, liší se o několik minut v závislosti na druhu organismu Jednotlivé dny záznamu Rytmus volně běží podle svého genetického nastaveni Rytmus synchronizovaný střídáním světla a tmy nepřesná ( circa dian ) perioda musí být každý den synchronizována k 24 h solárnímu dni střídáním světla a tmy během dne a noci

Smazávání rozdílů mezi intenzitou světla ve dne a noci je patofyziologické synchronizace s vnějším dnem není dokonalá

Relativní hladina Nedostatečný kontrast mezi světlem ve dne a tmou v noci snižuje amplitudu cirkadiánních rytmů 100 0 Cirkadiánní perioda Nízká amplituda provází: - přirozené stárnutí a s tím spojené změny, např. fragmentace spánku - psychiatrické poruchy Parkinson, bipolární deprese, schizofrenie, Alzheimer - metabolické poruchy diabetes 2. typu - nádory nádorové buňky mají sníženou amplitudu rytmu

Genetické Mutace v hodinových genech Environmentální Práce na směny Světelné znečištění Přelety přes časová pásma Narušení cirkadiánní rytmicity a synchronizace Nádory Poruchy spánku Metabolický syndrom Obezita Diabetes 2. typu tzv. civilizační choroby Kardiovaskulární nemoci Deprese a úzkosti

Melatonin hormon noci

Funkce melatoninu Reprodukce Spánek/bdění Imunomodulace Metabolismus Energetická rovnováha Protinádorové Antioxidant Proti stárnutí

Melatonin jako biologický kalendář - zkracující se doba syntézy melatoninu křečka s prodlužující se fotoperiodou zjara slouží jako signál pro vylučování pohlavních hormonů a zahájení reprodukční aktivity VANECEK J Physiol Rev 1998;78:687-721

Melatonin prodlužuje život (Adapted from Pierpaoli and Regelson 1994).

Melatonin prodlužuje život (Adapted from Pierpaoli and Bulian 2001)

% maximální hladiny Světlo v noci jeho hladinu velice rychle potlačuje 100 80 60 40 20 0 2:30 2:40 3:00 4:00 5:00 6:00 odběrové časy Pokles hladiny melatoninu ve slině u subjektů vystavených modrému světlu o intenzitě < 70 luxů přes zavřená víčka (n = 11)

Rytmus melatoninu u zdravých lidí, kteří strávili noc na jednotce intenzívní péče DOI: 10.1186/s13054-015-0842-8; 2015

Vliv 5 vteřin světla na hladinu melatoninu v epifýze syrského křečka. Míra poklesu závisí na době pulsu

Cirkadiánní systém má paměť A. Lerchl I Neuroscience Letters 198 (1995) 65-67

Působení světla na cirkadiánní systém Pozitivní synchronizační během dne, časně zvečera a zrána fotoperioda adaptace k sezónním změnám v přírodě udržuje pozornost a bdělost Negativní desynchronizační pozdě večer a uprostřed noci zvyšuje pozornost narušuje spánek snižuje amplitudu cirkadiánních rytmů rozvoj tzv. civilizačních nemocí snižuje hladinu melatoninu rozvoj tzv. civilizačních nemocí narušení fotoperiodických reakcí organismů

Spektrální citlivost

Hladina melatoninu ve slině během a po 2 h osvětlování 40 luxy fluorescenčního světla Chellappa SL, et al. (2011) Non-Visual Effects of Light on Melatonin, Alertness and Cognitive Performance: Can Blue-Enriched Light Keep Us Alert? PLoS ONE 6(1): e16429.

Schematický nákres sítnice lidského oka jejíž buňky tvoří dvě funkčně i morfologicky odlišné dráhy: Melanopsin Neuronální dráha neobrazového vidění (NIF) poprvé popsána v roce 1997 Neuronální dráha obrazového vidění

Zraková dráha pro neobrazové vidění vede do mnoha struktur mozku zodpovědných za regulace kognitivních funkcí i orgánové fyziologie, nejsilnější svazek neuronů vede do biologických hodin pupilární reflex přenos bolesti SCN - suprachiasmatická jádra = biologické hodiny spánek emoce osmolarita krve příjem potravy metabolismus LHb-laterální habenula MA-mediální amygdala SPZ-suparaventrikulární zóna LH-laterální hypotalamus VLPO-ventrolaterální preoptická oblast VTA-ventrální tegmentální oblast HC-hipokampus LC-locus coeruelus Light as a central modulator of circadian rhythms, sleep and affect. LeGates TA, Fernandez DC, Hattar S. Nat Rev Neurosci. 2014 Jul;15(7):443-54. doi: 10.1038/nrn3743

Světelné znečištění

- antropogenní faktor, který vytváří silný tlak na mořské, sladkovodní i terestrické ekosystémy

Míra noční aktivity a hladina stresového hormonu kortikosteronu u zebřičky pestré (Taeniopygia guttata) po třech týdnech na nočním osvětlení dané chromatičnosti Alaasam VJ, et al., J. Exp. Zool. 2018;1 8.

Biomasa sladkovodního perifytonu (společenství organismů) v prostředí pod sodíkovými (HPS) a LED lampami M. Grubisic et al. / Environmental Pollution 240 (2018) 630e638

Snížená aktivita a růst různonožců (O. tuberculata) žijících v prosředí s trvalém slabým nočním světlem T. Luarte et al. / Environmental Pollution 218 (2016) 1147e1153

Adaptace?

Vliv světelného znečištění na složení mořského ekosystému: příklad druhové změny ve společenství různonožců C. Navarro-Barranco, L.E. Hughes / Marine Pollution Bulletin 94 (2015) 235 240

Sběr prováděn ve Westhavelland Nature Parku v Německu v temném místě a místě trvale osvětleném 70 W HPS lampou, v roce 2014 vyměněnou za 51 W LED, 4000K The community of slugs was dominated by Arionidae (Arion sp.) with low numbers of Agriolimicidae (Deroceras sp.) and Boetgerillidae (Boetgerilla pallens) Roy H. A. van Grunsven et al., J. Exp. Zool. 2018;1 5.

Citlivost dřevin k umělému světlu

LD - Myši byly chovány na střídavém režimu světla (150 lx) a naprosté tmy DLAN- nebo na střídavém režimu světla (150 lx) a šera (5 lx). Tělesná hmotnost jim byla měřena po dvou týdnech.

Světelné znečištění neovlivňuje jen cirkadiánní systém... Dead birds collected in one year after colliding with lit windows in Toronto

Rozdíl v osídlenosti kostelů netopýrem ušatým (Plecotus auritus) mezi lety 1980 a 2016 v závislosti na změně osvětlenosti kostela (Švédsko) Rydell J. et al., R Soc Open Sci. 2017 Aug 9;4(8):161077

Světelné znečištění: 1) snižuje míru synchronizace cirkadiánního pacemakeru s vnějším časem. Biorytmy pak mají nízkou amplitudu a některé z nich volně běží podle svého endogenního nastavení. Výsledkem je neekonomické využití energetických zdrojů organismu, postupné vyčerpávání a nedokonalá noční regenerace organismu 2) snižuje hladinu melatoninu jednak snížením amplitudy (viz 1), ve vyšších intenzitách, či u citlivějšího organismu (nemusí být je noční tvorové, ale také děti) působí přímo proti syntéze melatoninu 3) zvyšuje hladinu aktivizujících neurotransmiterů a neurohormonů mozku, které zvyšují bdělost a snižují ospalost a kvalitu spánku 4) ovlivňuje ekosystém potravní řetězec, složení společenstev, migraci...

Způsoby redukce dopadu světelného znečištění na přírodu chránit alespoň vybrané oblasti před umělým světlem omezit dobu osvětlení redukovat únik světla mimo osvětlované místo zmírnit/ regulovat intenzitu osvětlení změnit spektrální složení světla přestat přemýšlet o světle jako o estetickém prvku noční krajiny

VP5 - Spánková medicína a chronobiologie Mgr. Dominika Pačesová Mgr. Kateřina Červená Mgr. Simona Moravcová Mgr. Veronika Spišská Mgr. Hanka Kyclerová Mgr. Eva Filipovská Bc. Kateřina Skálová Mgr. Josef Boubín PhDr. Jana Kopřivová, Ph.D. MUDr. Jitka Bušková, Ph.D. MUDr. Eva Miletínová, MSc. RNDr. Karel Valeš, Ph.D. PhDr. Michal Šmotek Mgr. Jitka Škrabalová Mgr. Kamila Weissová Ing. Mgr. Eva Fárková Bc. Eva Svobodová