Rozhovor mezi profesorem R. Seheultem a K. Allredem s názvem: „Sluneční světlo: Optimalizace zdraví a imunity (světelná terapie a melatonin)“ má v současné době více než 3,8 milionů zhlédnutí na YouTube a shrnuje převážně poznatky ze studií od profesora R. Reitera, odborníka na melatonin, a experta S. Zimmermana s více než 35letou praxí v oblasti svícení.
Mitochondrie jsou naše energetické továrny, které jsou přítomné téměř v každé lidské buňce (výjimkou jsou např. červené krvinky). Buňky si lze představit jako automobil a mitochondrie jsou motorem, který auto pohání. Motor se v autě ale může přehřát, to samé se může stát mitochondriím, kdy „přehřátí“ představuje oxidační stres. Tento oxidační stres je nevyhnutelný a vzniká nejen díky působení vnějších stimulů (sluneční záření, nákaza patogeny, …), ale i jako vedlejší produkt buněčného metabolismu, který je pro fungování všech buněk, a proto i celého organismu, naprosto klíčový. Molekuly kyslíku jsou akceptorem elektronů, které se na vnitřní membráně mitochondrií přenáší prostřednictvím komplexu proteinů, včetně cytochrom c oxidasy, která mimo jiné absorbuje červené a blízké infračervené záření (NIR). Bohužel ale ani buňky a mitochondrie nejsou dokonalé a mohou v nich vznikat reaktivní formy kyslíku (ROS).
Oxidační stres nejčastěji v podobě ROS (dále: dusíkaté volné radikály, lipidové radikály apod.) je pro nás zásadní, pokud se děje ve správný čas na správném místě, např. když bílé krvinky bojují proti patogenům. Ve většině případů ale musí být kompenzován molekulami s antioxidačními účinky. Jedním z nejsilnějších antioxidantů je melatonin, který je nejčastěji skloňován v souvislosti s cirkadiánními rytmy. Ne nadarmo se mu říká „hormon tmy“, protože je vylučován epifýzou (endokrinní žlázou lokalizovanou v mozku), pouze tehdy, když je tma nebo v nepřítomnosti krátkých vlnových délek (hlavně těch modrých s maximem kolem 480 nm). Tento tzv. cirkulující melatonin je vylučován do mozkomíšního moku a do krve a je signálem pro správné načasování buněčných dějů a zároveň chrání buňky v noci. Buňky ale potřebují ochranu proti oxidačnímu stresu i přes den. Současné výzkumy ukazují, že téměř všechny buňky jsou schopné si uvnitř mitochondrií tvořit svůj vlastní tzv. subcelulární melatonin, který se denně utkává v boji s volnými radikály a oxidačním stresem uvnitř té jedné buňky nebo v blízko sousedících buňkách (tzv. autokrinní a parakrinní účinky). Předpokládá se, že tento intramitochondriální melatonin může představovat až 95 % celkového melatoninu v těle a cirkulující epifyzární melatonin pak přispívá pouze 5 %.
Ve společnosti přetrvává přesvědčení, že nejvíce oxidačního stresu vzniká z UV, fialového a modrého viditelného záření a že zbytek je neškodný. Toto je ale vyvráceno studiemi, které dokazují, že celé sluneční spektrum má schopnost generovat oxidační stres, ale jinou měrou, s tím, že UV přispívá nejvíce. UVC záření je ale z velké části filtrováno atmosférou, zatímco delší vlnové délky prochází. A proto více než 70 % fotonů, které dopadá na lidské tělo je v červené–infračervené oblasti (650–1200 nm). Jak se s tím tedy buňky dokáží poprat? Předpokládá se, že světlo v tomto rozsahu (650–1200 nm) stimuluje buňky k tvorbě již zmíněného subcelulárního melatoninu, který kompenzuje tyto negativní účinky. Problémem ale představuje skutečnost, že lidský organismus je z 93 % zavřený v interiéru pod umělým osvětlením, které tyto vlnové délky neobsahuje, a proto mají buňky snížený potenciál se s oxidačním stresem vyrovnat po svém, a i to může být důvodem, proč rostou incidence civilizačních onemocnění. Navíc antioxidační a opravná kapacita organismu klesá s věkem a předpokládá se, že právě to souvisí se stárnutím.
Příroda to vymyslela naprosto geniálně, ráno je ve slunečním záření přítomno více červených a NIR fotonů, které dle předpokladů pomohou organismus vybavit antioxidačním štítem ve formě melatoninu proti UV záření a tzv. HEV fotonům (z angl. high energy photons) o krátkých vlnových délkách, jejichž zastoupení ve slunečním spektru dosahuje maxima během poledne. A večer při západu slunce obsah červených a NIR fotonů pomůže tělu uklidit zbytek oxidačního stresu, na který ty ranní nestačily.
Při vývoji umělých světelných zdrojů je proto třeba klást maximální důraz nejen na přítomnost azurových vlnových délek, které jsou pro tělo cirkadiánním signálem „je den“, ale i na přítomnost dlouhých vlnových délek od 650 nm dále ke stimulaci tvorby subcelulárního melatoninu.
Studie, ze kterých rozhovor vychází:
- 1 Zimmerman a R. J. Reiter, „Melatonin and the Optics of the Human Body“, Melatonin Research, roč. 2, č. 1, Art. č. 1, úno. 2019, doi: 10.32794/mr11250016.
- 2 -X. Tan, R. J. Reiter, S. Zimmerman, a R. Hardeland, „Melatonin: Both a Messenger of Darkness and a Participant in the Cellular Actions of Non-Visible Solar Radiation of Near Infrared Light“, Biology, roč. 12, č. 1, Art. č. 1, led. 2023, doi: 10.3390/biology12010089.
- 3 Zastrow et al., „The Missing Link – Light-Induced (280–1,600 nm) Free Radical Formation in Human Skin“, Skin Pharmacol Physiol, roč. 22, č. 1, s. 31–44, 2009, doi: 10.1159/000188083.