Altersabhängige Auswirkungen der Exposition gegenüber blauem Licht auf die Lebensdauer, Neurodegeneration und mitochondriale Physiologie bei Drosophila melanogaster Zusammenfassung Blaues Licht ist ein vorherrschender Bestandteil von lichtemittierenden Geräten (LEDs), die in unserer Umwelt zunehmend vorkommen. Es gibt bereits zunehmend Hinweise darauf, dass die Exposition gegenüber blauem Licht in vitro und in vivo Schäden an Netzhautzellen verursacht ; Über die möglichen Auswirkungen von blauem Licht auf nicht-retinale Zellen ist jedoch viel weniger bekannt. Dass blaues Licht unabhängig von der Wirkung auf die Netzhaut auf Organismusebene schädlich sein kann, wurde kürzlich durch Erkenntnisse gezeigt, dass es die Lebensdauer von Würmern und auch von Fliegen mit genetisch entfernter Netzhaut verkürzt. Hier untersuchten wir die Auswirkungen der Blaulichtexposition während des gesamten Lebens der Fliege und stellten fest, dass die Anfälligkeit für Blaulichtstress stark vom Alter abhängt . Blaues Licht gleicher Intensität und Dauer verringerte das Überleben und erhöhte die Neurodegeneration bei alten Fliegen deutlicher als bei jungen Fliegen. Diese Unterschiede scheinen zumindest teilweise auf Veränderungen der mitochondrialen Atmungsfunktion zurückzuführen zu sein. Wir berichten, dass blaues Licht die Aktivität von Komplex II im Elektronentransportsystem deutlich reduziert und die biochemische Aktivität der Succinatdehydrogenase bei jungen und alten Fliegen verringert. Darüber hinaus nehmen die Komplex-I- und Komplex-IV-Aktivitäten sowie die ATP-Werte mit zunehmendem Alter ab. Daher schlagen wir vor, dass ältere Fliegen empfindlicher auf blaues Licht reagieren, da lichtinduzierte mitochondriale Schäden altersbedingte Defizite im Energiestoffwechsel verstärken, die auch im Dunkeln auftreten. Zusammenfassend zeigen unsere Ergebnisse, dass die schädlichen Auswirkungen von blauem Licht auf Organismusebene stark altersabhängig sind und mit einer verringerten Aktivität bestimmter Komponenten der Energieproduktionswege in Mitochondrien verbunden sind. |
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Die schädlichen Auswirkungen der täglichen und lebenslangen Exposition gegenüber blauem Licht, das von Telefonen, Computern und Wohnaccessoires ausgeht, verschlimmern sich mit zunehmendem Alter, wie eine neue Studie der Oregon State University zeigt.
An der in Nature Partner Journals Aging veröffentlichten Studie war Drosophila melanogaster beteiligt, die gewöhnliche Fruchtfliege, ein wichtiger Modellorganismus aufgrund der Zell- und Entwicklungsmechanismen, die sie mit anderen Tieren und Menschen teilt.
Jaga Giebultowicz, ein Forscher am OSU College of Science, der biologische Uhren untersucht, leitete eine Zusammenarbeit, die die Überlebensrate von Fliegen untersuchte, die im Dunkeln gehalten wurden und dann mit zunehmendem Alter in eine Umgebung mit konstantem blauem Diodenlicht übersiedelten. Lichtsender oder LEDs.
Die Übergänge von dunkel zu hell fanden im Alter von zwei, 20, 40 und 60 Tagen statt, und die Studie umfasste die Wirkung von blauem Licht auf die Mitochondrien der Zellen der Fliegen.
Mitochondrien fungieren als Kraftwerk einer Zelle und erzeugen Adenosintriphosphat oder ATP, eine Quelle chemischer Energie.
In früheren Untersuchungen zeigte Giebultowicz, dass eine längere Einwirkung von blauem Licht die Lebenserwartung von Fliegen beeinflusst, unabhängig davon, ob es in ihre Augen leuchtete.
„Der neuartige Aspekt dieser neuen Studie zeigt, dass eine chronische Exposition gegenüber blauem Licht die Energieproduktionswege beeinflussen kann, selbst in Zellen, die nicht auf die Erkennung von Licht spezialisiert sind“, sagte Giebultowicz. „Wir haben festgestellt, dass bestimmte Reaktionen in Mitochondrien durch blaues Licht drastisch reduziert wurden, während andere Reaktionen unabhängig von blauem Licht mit zunehmendem Alter reduziert wurden. „Man kann es sich so vorstellen, als würde die Belastung durch blaues Licht die Verletzung bei alternden Fliegen noch verschlimmern.“
Yujuan Song, Jun Yang und David Hendrix vom OSU College of Science, Matthew Robinson vom College of Public Health and Human Sciences sowie Alexander Law und Doris Kretzschmar arbeiteten mit Giebultowicz an der Arbeit zusammen, die teilweise von den National Institutes of Health finanziert wurde. von der Oregon Health and Science University.
Wissenschaftler weisen darauf hin, dass natürliches Licht für den zirkadianen Rhythmus eines Menschen von entscheidender Bedeutung ist – den 24-Stunden-Zyklus physiologischer Prozesse wie Gehirnwellenaktivität, Hormonproduktion und Zellregeneration, die wichtige Faktoren im Essverhalten sind. und ich träume.
Aber es gibt Hinweise darauf, dass eine erhöhte Exposition gegenüber künstlichem Licht ein Risikofaktor für Schlaf und zirkadiane Störungen ist , sagte Giebultowicz. Und durch den vorherrschenden Einsatz von LED-Beleuchtung und Gerätedisplays ist der Mensch einer zunehmenden Menge an Licht im blauen Spektrum ausgesetzt, da üblicherweise verwendete LEDs einen hohen Anteil an blauem Licht ausstrahlen.
„Diese Technologie, LED-Beleuchtung, wird selbst in den meisten Industrieländern noch nicht lange genug eingesetzt, um ihre Auswirkungen auf die menschliche Lebensspanne zu kennen“, sagte er. „Es wächst die Sorge, dass eine längere Einwirkung von künstlichem Licht, insbesondere blau angereichertem LED-Licht, gesundheitsschädlich sein könnte. „Während die vollständigen Auswirkungen einer lebenslangen Exposition gegenüber blauem Licht beim Menschen noch nicht bekannt sind , sollte uns die beschleunigte Alterung, die im kurzlebigen Modellorganismus beobachtet wurde, auf das Potenzial für Zellschäden durch diesen Stressor aufmerksam machen.“ .
In der Zwischenzeit gibt es einige Dinge, die Menschen tun können, um sich selbst zu helfen, ohne stundenlang im Dunkeln sitzen zu müssen, sagen Forscher. Brillen mit bernsteinfarbenen Gläsern filtern blaues Licht und schützen Ihre Netzhaut. Und Telefone, Laptops und andere Geräte können so eingestellt werden, dass sie blaue Emissionen blockieren.
„Unsere früheren Arbeiten haben gezeigt, dass die lebenslange tägliche Exposition gegenüber blauem Licht, jedoch nicht bei anderen sichtbaren Wellenlängen, schädliche Auswirkungen auf das Gehirn, die motorischen Fähigkeiten und die Lebensdauer des Modellorganismus hat“, sagte Giebultowicz. „Wir berichten nun, dass die schädlichen Auswirkungen von blauem Licht bei Fliegen stark altersabhängig sind: Die gleiche Dauer der Einwirkung derselben Lichtintensität verkürzt die Lebensdauer und erhöht die Neurodegeneration bei alten Fliegen deutlicher. “ als bei jungen Frauen.“
In früheren Untersuchungen hatten Fliegen, die täglichen Zyklen von 12 Stunden im Licht und 12 Stunden in der Dunkelheit ausgesetzt waren, eine kürzere Lebensdauer als Fliegen, die in völliger Dunkelheit oder im Licht mit der Länge gefilterter blauer Wellen gehalten wurden.
Fliegen, die blauem Licht ausgesetzt waren, zeigten Schäden an Netzhautzellen und Gehirnneuronen und hatten Probleme mit der Fortbewegung: Die Fähigkeit der Fliegen, die Wände ihrer Gehege zu erklimmen, ein häufiges Verhalten, war vermindert.
Einige der Fliegen im Experiment waren Mutanten, die keine Augen entwickelten, und selbst diese augenlosen Fliegen zeigten eine Behinderung, was darauf hindeutet, dass die Fliegen kein Licht sehen mussten, um davon geschädigt zu werden.
| Zusammenfassend zeigen unsere Ergebnisse, dass die schädigenden Wirkungen von BL auf Organismusebene stark altersabhängig sind und mit einer verminderten Aktivität spezifischer Komponenten der Energieerzeugungswege in Mitochondrien verbunden sind. |
