stringtranslate.com

Спектр синего света

Спектр синего света , характеризующийся длинами волн от 400 до 500 нанометров, оказывает широкое воздействие на здоровье человека , влияя на многочисленные физиологические процессы в организме человека . Хотя синий свет необходим для регулирования циркадных ритмов , улучшения бдительности и поддержки когнитивных функций , его широкое распространение вызвало опасения относительно его возможного влияния на общее благополучие .

Длительное воздействие синего света представляет опасность для здоровья глаз и может вызывать такие симптомы, как сухость глаз , усталость и нечеткость зрения . Поскольку наша зависимость от цифровых устройств и искусственного освещения увеличивается, крайне важно понимать сложные пути спектра синего света, которые влияют на биологические процессы. Чтобы снизить опасность воздействия синего света, можно реализовать эффективные стратегии управления, включая ограничение времени использования экрана перед сном и использование фильтра синего света.

Спектр синего света является неотъемлемой частью видимого спектра с длинами волн около 400-480 нм. [1] Синий свет в основном генерируется светодиодным освещением (LED) и цифровыми экранами, теперь он стал распространенным в мире вокруг нас. [2] Светодиодное освещение создает белый свет, комбинируя синий свет с другими длинами волн, часто с желтым гранатовым люминофором . [2] Синий свет от цифровых экранов, включая компьютеры, смартфоны и планшеты, излучает значительное количество синего света, способствуя постоянному воздействию в течение дня и ночи. [3]

Синий свет оказывает значительное влияние на многочисленные физиологические процессы в здоровье человека. [3] Широкое использование синего света в современных технологиях вызывает беспокойство о возможных последствиях чрезмерного воздействия синего света. [4] Такое воздействие связано с нарушениями здоровья глаз, сна и благополучия. [4] [5]

Источники

Естественный

Солнечный свет является основным естественным источником синего света, который необходим для регулирования циркадного ритма. [5] Чрезмерное воздействие солнечного света без надлежащей защиты глаз может привести к повреждению глаз и вызвать проблемы со зрением. [5] [6]

Искусственный

Примерами распространенных искусственных источников синего света являются светодиодное освещение, цифровые экраны и люминесцентные лампы. [7] [6]

Светодиодное освещение широко используется благодаря своей долговечности и энергоэффективности. [2] Оно излучает больше синего света, чем традиционные лампы накаливания , что может повлиять на качество сна и здоровье глаз при чрезмерном использовании ночью. [2] [8]

Смартфон с цифровым экраном, излучающим синий свет.

Синий свет излучается цифровыми экранами, такими как компьютеры, планшеты, смартфоны и телевизоры, что может привести к длительному воздействию в современной жизни. [2] Чрезмерное использование цифровых экранов, особенно перед сном, может вызвать сухость глаз, напряжение глаз и нерегулярный режим сна. [4]

Флуоресцентное освещение излучает синий свет и часто используется в общественных местах и ​​на рабочих местах. [3] Длительное использование флуоресцентных ламп может вызвать напряжение глаз , утомление и проблемы с циркадным ритмом, особенно во внутренних помещениях с небольшим количеством естественного освещения. [5]

Механизм

Диаграмма глаза с надписями.

Короткая длина волны и высокая энергия синего света делают его очень эффективным для проникновения в человеческий глаз и вызывания биологических эффектов [7]

Воздействие на роговицу

Роговица расположена в передней части глазного яблока и служит начальной точкой, где свет попадает в глаз. Воздействие синего света на роговицу увеличивает выработку активных форм кислорода (ROS) , [9] молекул в эпителиальных клетках роговицы. Это активирует сигнальный путь с участием ROS, [10] вызывая воспаление в эпителиальных клетках роговицы человека. Окислительное повреждение и потенциальная гибель клеток способствуют воспалению в глазу и развитию сухости глаз.

Синий свет нарушает баланс слезной пленки на роговице. [11] Длительное воздействие синего света приводит к увеличению скорости испарения слезы, что приводит к сухости роговицы и развитию синдрома сухого глаза . [11]

Воздействие на линзы

Линза расположена на входе в глазное яблоко после того, как свет проходит через зрачок . Линза способна фильтровать синий свет, уменьшая вероятность повреждения сетчатки светом. [ 9 ] Синий свет поглощается структурными белками, ферментами и белковыми метаболитами , обнаруженными в линзе. [9] Поглощение синего света создает желтые пигменты в белке линзы. Линза постепенно темнеет и становится желтой. [9] Синий свет поглощается линзой, не давая синему свету достичь сетчатки в задней части глаза. [12] Чтобы предотвратить повреждение сетчатки, линза должна снизить прозрачность. [9] Эта реакция вызывает ухудшение зрения и развитие катаракты , [13] [14] мутной области в линзе.

Кумулятивное воздействие синего света также вызывает увеличение продукции ROS, свободных радикалов, в митохондриях эпителиальных клеток хрусталика (hLECs) . Накопление окислительного повреждения свободными радикалами в хрусталике способствует развитию катаракты . [13] [14]

Воздействие на сетчатку

Сетчатка является приемником световых сигналов и играет важную роль в процессе формирования зрения. [15] Сетчатка расположена в задней части глаза. Синий свет может вызывать фотохимическое повреждение сетчатки, проходя через линзы и попадая в сетчатку.

Два основных типа клеток способствуют формированию зрения в сетчатке: фоторецепторы (включая палочки и колбочки ) и клетки пигментного эпителия сетчатки (RPE) . [16] Фоторецепторы отвечают за обнаружение световых частиц и преобразуют их в обнаруживаемые сигналы, инициируя зрительный процесс. [3] Клетки RPE расположены под слоем фоторецепторов и поддерживают целостность и функциональность сетчатки. [17]

Основной причиной воздействия синего света на сетчатку является выработка активных форм кислорода (ROS), что приводит к окислительному стрессу , [5] [16] [18] что означает дисбаланс между образованием вредных реактивных свободных радикалов и способностью организма проводить детоксикацию . Хромофоры сетчатки, такие как липофусцин и меланин, поглощают световую энергию, вызывая образование активных форм кислорода (ROS) и окислительное повреждение клеток сетчатки. [8] Накопление окислительного стресса от чрезмерного воздействия синего света вызывает фотохимическое повреждение сетчатки. Фототоксичность вызывается липофусцином , который накапливается внутри клеток РПЭ в результате метаболизма фоторецепторов, который усиливается при воздействии синего света. [3] [8] Этот окислительный стресс повреждает целостность ДНК и нарушает гомеостаз белков и активность митохондрий в клетках сетчатки, потенциально способствуя таким расстройствам, как повреждение клеток, дегенерация сетчатки и ухудшение зрения. [3] [15] [16] [18]

Психологические эффекты

Влияние синего света на здоровье человека подчеркивает важность снижения воздействия синего света, особенно при использовании экранов в течение длительного времени, для защиты здоровья глаз и снижения риска возникновения проблем со зрением.

Нарушение сна

Циркадный ритм управляет циклом сна и бодрствования в течение примерно 24-часового цикла [8] и регулируется супрахиазматическим ядром (SCN) в мозге. [2] SCN взаимодействует со специализированными клетками, называемыми внутренне светочувствительными ганглиозными клетками сетчатки (ipRGCs) , для синхронизации внутренних биологических часов с внешними циклами света и темноты. [8]

Когда ipRGC активируются синим светом, запускается каскад сигналов, позволяющий согласовать внутренние биологические часы с сигналами окружающего света. [3] [9] Воздействие синего света в дневные часы подавляет секрецию мелатонина , гормона, критически важного для регуляции циркадных ритмов. [8] Мелатонин синтезируется шишковидной железой , расположенной в середине мозга, в ответ на темноту, сигнализируя о переходе организма ко сну. [3] [9] Однако воздействие синего света ночью нарушает выработку и высвобождение мелатонина , что приводит к нарушениям сна . Мелатонин выделяется в кровообращение, чтобы достичь целевых тканей в центральных и периферических областях. [19] Количество синего света, получаемое ipRGC, регулирует циркадный ритм, контролируя циклы бодрствования [20] и сонливости. Чем больше световой стимуляции, тем меньше сигналов передается в эпифиз через SCN гипоталамуса [ 21] для выработки мелатонина. Воздействие синего света, особенно вечером или ночью, подавляет выработку и высвобождение мелатонина. Когда свет стимулирует и активирует SCN, [21] паравентрикулярное ядро ​​(PVN) гипоталамуса получает больше сигналов от нейротрансмиттера , называемого GABA . GABA является ингибирующим нейротрансмиттером, который помогает контролировать нейронную активность. Как нейронный путь PVN, так и эпифиз испытывают снижение активности в качестве ответа. Это подавляет высвобождение мелатонина. [21] Подавление высвобождения мелатонина нарушает естественный циркадный ритм организма и мешает организму засыпать и достигать состояния спокойного сна, что потенциально приводит к нарушениям сна, таким как бессонница . [ 22]

Здоровье глаз

Наблюдалось вредное воздействие на здоровье глаз после длительного воздействия синего света, особенно от цифровых экранов или флуоресцентных ламп . [5] Систематические обзоры выявили связь между воздействием синего света и цифровым напряжением глаз. [11] [23] Цифровые экраны излучают значительное количество синего света с более короткой длиной волны и более высокой энергией по сравнению с другим видимым светом, что может вызывать такие симптомы, как усталость глаз , сухость глаз, нечеткость зрения , раздражение и головные боли . [11] [24] Воздействие синего света может привести к светоиндуцированному повреждению сетчатки , [ 3] явлению, известному как фотохимическое повреждение. [3] Когда глаз подвергается воздействию чрезмерного уровня синего света от таких источников, как цифровые экраны, может стимулироваться ряд фотохимических реакций в сетчатке. Фотохимические реакции вызывают выработку ROS , [3] вызывая окислительный стресс и повреждая клеточные компоненты в глазу, такие как ipRGCs. [16]

Управление

Управление воздействием синего света имеет решающее значение для предотвращения сопутствующих заболеваний глаз и содействия общему благополучию. Люди могут способствовать более здоровому образу жизни, сохранять здоровье глаз и общее состояние здоровья, а также снижать риск сопутствующих проблем со здоровьем, таких как цифровое напряжение глаз и нарушения сна , принимая эти профилактические меры для управления воздействием синего света.

Ограничение экранного времени

Подход к ограничению времени использования экранов эффективен, особенно перед сном. [25] Исследования показали, что более высокое среднее время использования экранов коррелирует с усталостью глаз и дискомфортом. [25] Растет количество доказательств того, что физическое и умственное функционирование молодежи может быть негативно затронуто недостаточным сном , как с точки зрения количества, так и качества. [25] Установление последовательной процедуры отхода ко сну, включающей сокращение использования электронных устройств перед сном, может оптимизировать выработку мелатонина, улучшая качество сна. Было показано, что прекращение использования цифровых устройств за час до сна повышает качество и продолжительность сна. [26]

Фильтрующая линза

Использование очков, блокирующих синий свет, таких как очки со специальными линзами, предлагает дополнительные средства защиты от чрезмерного воздействия синего света, особенно для людей, которые долгое время проводят перед экраном. Были проведены исследования очков, фильтрующих синий свет, [5] [27], которые используют специальные линзы, блокирующие синий свет, для защиты глаз от синего света. [27] [28] Все длины волн видимого света могут передаваться через линзы очков, [28] но некоторые части спектра сине-фиолетового света выборочно ослабляются за счет покрытия специально разработанных передней и задней сторон линзы. [28] Очки, фильтрующие синий свет, могут уменьшить признаки цифрового напряжения глаз и предотвратить возникновение фототоксического повреждения сетчатки . [28]

Ссылки

  1. ^ Algvere PV, Marshall J, Seregard S (февраль 2006 г.). «Возрастная макулопатия и влияние опасности синего света». Acta Ophthalmologica Scandinavica . 84 (1): 4–15. doi :10.1111/j.1600-0420.2005.00627.x. PMID  16445433.
  2. ^ abcdef Hatori M, Gronfier C, Van Gelder RN, Bernstein PS, Carreras J, Panda S и др. (16.06.2017). «Глобальный рост потенциальных опасностей для здоровья, вызванных нарушением циркадных ритмов, вызванным синим светом, в современных стареющих обществах». npj Aging and Mechanisms of Disease . 3 (1): 9. doi :10.1038/s41514-017-0010-2. PMC 5473809. PMID  28649427. 
  3. ^ abcdefghijk Тосини Г, Фергюсон И, Цубота К (2016). «Влияние синего света на циркадную систему и физиологию глаза». Molecular Vision . 22 : 61–72. PMC 4734149. PMID  26900325 . 
  4. ^ abc Wong NA, Bahmani H (август 2022 г.). «Обзор текущего состояния исследований безопасности искусственного синего света применительно к цифровым устройствам». Heliyon . 8 (8): e10282. Bibcode :2022Heliy...810282W. doi : 10.1016/j.heliyon.2022.e10282 . PMC 9420367 . PMID  36042717. 
  5. ^ abcdefg Cougnard-Gregoire A, Merle BM, Aslam T, Seddon JM, Aknin I, Klaver CC и др. (апрель 2023 г.). «Воздействие синего света: опасности для глаз и профилактика — обзор повествования». Офтальмология и терапия . 12 (2): 755–788. doi :10.1007/s40123-023-00675-3. PMC 9938358. PMID  36808601 . 
  6. ^ ab Pateras E (2020). «Блокирующие синий свет офтальмологические линзы и их преимущества — обзор». Журнал исследований и обзоров материаловедения . 5 (3): 13–20.
  7. ^ ab Kumari J, Das K, Babaei M, Rokni GR, Goldust M (апрель 2023 г.). «Влияние синего света и цифровых экранов на кожу». Журнал косметической дерматологии . 22 (4): 1185–1190. doi : 10.1111/jocd.15576 . PMID  36594795.
  8. ^ abcdef Wahl S, Engelhardt M, Schaupp P, Lappe C, Ivanov IV (декабрь 2019 г.). «Внутренние часы — синий свет задает ритм человека». Журнал биофотоники . 12 (12): e201900102. doi :10.1002/jbio.201900102. PMC 7065627. PMID  31433569 . 
  9. ^ abcdefg Zhao ZC, Zhou Y, Tan G, Li J (2018-12-05). «Исследовательский прогресс о влиянии и профилактике синего света на глаза». Международный журнал офтальмологии . 11 (12): 1999–2003. doi :10.18240/ijo.2018.12.20. PMC 6288536. PMID  30588436 . 
  10. ^ Zheng Q, Ren Y, Reinach PS, Xiao B, Lu H, Zhu Y и др. (май 2015 г.). «Активные формы кислорода, активированные инфламмасомами NLRP3, инициируют воспаление в эпителиальных клетках роговицы человека, подверженных гиперосмолярному стрессу, и у пациентов с синдромом сухого глаза, вызванным окружающей средой». Experimental Eye Research . 134 : 133–140. doi : 10.1016/j.exer.2015.02.013. PMID  25701684.
  11. ^ abcd Mehra D, Galor A (декабрь 2020 г.). «Использование цифрового экрана и синдром сухого глаза: обзор». Asia-Pacific Journal of Ophthalmology . 9 (6): 491–497. doi : 10.1097/APO.00000000000000328 . PMID  33181547.
  12. ^ Smith BT, Belani S, Ho AC (зима 2005 г.). «Влияние ультрафиолетового и почти синего света на глаза». International Ophthalmology Clinics . 45 (1): 107–115. doi :10.1097/01.iio.0000148392.29642.3a (неактивен 25.05.2024). ISSN  0020-8167. PMID  15632529.{{cite journal}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на май 2024 г. ( ссылка )
  13. ^ ab Xie C, Li X, Tong J, Gu Y, Shen Y (2014). «Влияние воздействия белого светодиодного света (LED) с различными коррелированными цветовыми температурами (CCT) на эпителиальные клетки хрусталика человека в культуре». Фотохимия и фотобиология . 90 (4): 853–859. doi :10.1111/php.12250. PMID  24483628.
  14. ^ ab Бабижаев МА (апрель 2011 г.). «Митохондрии вызывают окислительный стресс, генерацию активных форм кислорода и дисбаланс окислительно-восстановительного состояния хрусталика глаза, приводящий к образованию катаракты у человека: нарушение окислительно-восстановительной организации хрусталика гидроперекисями фосфолипидов как общая основа для заболевания катарактой». Биохимия и функция клеток . 29 (3): 183–206. doi :10.1002/cbf.1737. PMID  21381059.
  15. ^ ab Downie LE, Busija L, Keller PR и др. (Cochrane Eyes and Vision Group) (2015-11-27). "Интраокулярные линзы (ИОЛ) с фильтрацией синего света для защиты здоровья макулы". База данных систематических обзоров Cochrane . doi :10.1002/14651858.CD011977. hdl : 11343/58390 .
  16. ^ abcd Ouyang X, Yang J, Hong Z, Wu Y, Xie Y, Wang G (октябрь 2020 г.). «Механизмы опасности для глаз, вызванной синим светом, и защитные меры: обзор». Биомедицина и фармакотерапия . 130 : 110577. doi : 10.1016/j.biopha.2020.110577 . PMID  32763817.
  17. ^ Strauss O (1995). "Пигментный эпителий сетчатки". В Kolb H, Fernandez E, Nelson R (ред.). Webvision: Организация сетчатки и зрительной системы. Солт-Лейк-Сити (Юта): Центр медицинских наук Университета штата Юта. PMID  21563333 . Получено 27.03.2024 .
  18. ^ ab Margrain TH, Boulton M, Marshall J, Sliney DH (сентябрь 2004 г.). «Обеспечивают ли фильтры синего света защиту от возрастной макулярной дегенерации?». Progress in Retinal and Eye Research . 23 (5): 523–531. doi :10.1016/j.preteyeres.2004.05.001. PMID  15302349.
  19. ^ Tordjman S, Chokron S, Delorme R, Charrier A, Bellissant E, Jaafari N и др. (апрель 2017 г.). «Мелатонин: фармакология, функции и терапевтические преимущества». Current Neuropharmacology . 15 (3): 434–443. doi :10.2174/1570159X14666161228122115. PMC 5405617 . PMID  28503116. 
  20. ^ Sack RL, Lewy AJ, Hughes RJ (февраль 1998 г.). «Использование мелатонина при расстройствах сна и циркадного ритма». Annals of Medicine . 30 (1): 115–121. doi :10.3109/07853899808999393. PMID  9556098.
  21. ^ abc de Toledo LH, Moraes MN, Poletini Md, Neto JC, Baron J, Mota T (август 2023 г.). «Моделирование влияния ночного света на подавление мелатонина у людей: основные этапы и перспективы». Журнал фотохимии и фотобиологии . 16 : 100199. doi : 10.1016/j.jpap.2023.100199 . ISSN  2666-4690.
  22. ^ Шехтер А., Киспе К. А., Мижкири Барбечо Дж. С., Слейтер К., Фальзон Л. (01.03.2020). «Вмешательства по снижению воздействия коротковолнового («синего») света ночью и их влияние на сон: систематический обзор и метаанализ». Sleep Advances . 1 (1): zpaa002. doi :10.1093/sleepadvances/zpaa002. PMC 10127364 . PMID  37192881. 
  23. ^ Coles-Brennan C, Sulley A, Young G (январь 2019 г.). «Управление цифровым напряжением глаз». Clinical & Experimental Optometry . 102 (1): 18–29. doi :10.1111/cxo.12798. PMID  29797453.
  24. ^ Sheppard AL, Wolffsohn JS (2018-04-01). «Цифровое напряжение глаз: распространенность, измерение и улучшение». BMJ Open Ophthalmology . 3 (1): e000146. doi :10.1136/bmjophth-2018-000146. PMC 6020759. PMID 29963645  . 
  25. ^ abc Lissak G (июль 2018 г.). «Неблагоприятные физиологические и психологические эффекты экранного времени на детей и подростков: обзор литературы и исследование случая». Environmental Research . 164 : 149–157. Bibcode : 2018ER....164..149L. doi : 10.1016/j.envres.2018.01.015. PMID  29499467.
  26. ^ Hale L, Kirschen GW, LeBourgeois MK, Gradisar M, Garrison MM, Montgomery-Downs H и др. (апрель 2018 г.). «Привычки молодежи к просмотру медиа и сон: рекомендации по экранному поведению, благоприятному для сна, для врачей, педагогов и родителей». Детские и подростковые психиатрические клиники Северной Америки . 27 (2): 229–245. doi : 10.1016 /j.chc.2017.11.014. PMC 5839336. PMID  29502749. 
  27. ^ ab Hammond BR, Sreenivasan V, Suryakumar R (2019-12-05). «Влияние интраокулярных линз, фильтрующих синий свет, на защиту и функцию зрительной системы». Клиническая офтальмология . 13 : 2427–2438. doi : 10.2147 /OPTH.S213280 . PMC 6901063. PMID  31824137. 
  28. ^ abcd Вагге А, Ферро Дезидери Л, Дель Ноче С, Ди Мола I, Синдако Д, Траверсо CE (октябрь 2021 г.). «Офтальмологические линзы с фильтром синего света: систематический обзор». Семинары по офтальмологии . 36 (7): 541–548. дои : 10.1080/08820538.2021.1900283. ПМИД  33734926.