Naučne potvrde naših tvrdnji- Cirkadijski ritmovi

http://www.cybermikan-sungazing.org/naucnaistrazivanja.htm





Ljudi kao i biljake i zivotinje imaju svoj 24-casovni sat, bioloski sat koji stvara cirkadijske ritmove. Planeti Zemlji treba 24h da napravi jedan pun krug oko svoje ose krecuci se oko Sunca.



Cirkadijski ritam je ciklus koji se vrti u krug kao zemlja oko svoje ose na putu oko Sunca. Ovaj ciklus je poput Zemljinog ciklusa zavisan od Sunca/Sunceve svetlosti. Samo ime ciklusa to govori, cirkadijski od circa sto znaci oko/okolo i dies sto znaci dan. Pomenuti ritam u skladu sa kretanjem Zemlje tokom 24h stvara promene temperature tela, mozdane aktivnosti, produkcije hormona i metabolizma. Mozete da radite, jedete, pijete, vezbate najzdravije ali ako ne unesete dovoljnu kolicinu Sunceve svetlosti preko ociju vasa osa rotacije nece biti zdravlje nego bolest. Sunce je spoljasnji sat po kome se bazdari/uskladjuje nas sat. Nas sat, unutrasnji sat, unutrasnji stvoritelj ritma se zove SCN-suprahijazmaticko jedro koje se nalazi u hipotalamusu. Dakle, Sunce kao spoljasnji sat salje signale za pravilan rad unutrasnjeg sata tj. SCN-a, koji kontrolise cirkadijske ritmove koji usaglasavaju razlicite fizioloske promene tela sa promenama svetlosti u toku dana i noci-kada ima Sunceve svetlosti i kada je svetlost otsutna. Nase telo ima vise od 100 cirkadijskih ritmova tj. prirodnih ciklulsa koji kontrolisu apetit, energiju, raspolozenje, spavanje, libido. Kada nismo usaglaseni sa prirodom patimo od poremecaja cirkadijskog ritma koji se manifestuje na razlicite nacine-gojaznost, dijabetes, nesanica, depresija,bolesti srca, kancer.

Pre toga, nije na odmet da cujemo sta kaze Jacob Liberman, O.D., Ph.D., D.Sc. http://www.exerciseyoureyes.com/dr_bio.php :

Nase oci nisu samo sredstvo gledanja vec i mesto ulaska energije u nase telo! Svetlost ulazeci uoko delom ide vizualnim putem do zadnjeg dela mozga tj. centra za vid a delom ide energetskim putem do hipotalamusa odakle regulise zivotne funkcije tela. Hipotalamus upravlja autonomnim nervnim sistemom ali i endokrinim sistemom, pocevsi od glavne zlezde u telu-hipofize. U hipotalamusu se sakupljaju i sve informacije o tome sto se dogadja u telu-informacije dobijene culima, o imunoloskom i emotivnom sistemu. U njemu se sve sakuplja i zato se zove se zove mozgov mozak. Veci deo svetlosti koja ulazi kroz oko, oko 75% odlazi u hipotalamus na mesto na kojem se nalazi telesni bioloski sat i odatle upravlja autonomnim nervnim sistemom i endokrinim sistemom. Hipotalamus informaciju o svetlosti predaje drugom delu mozga zvanom epifiza. U proslosti su je zvali trece oko, srediste duse, srediste svesti. Drevni grci zvali su je sfinkterom misli, mesto na kojem se nalazi svest. Hipotalamus su zvali mozgov mozak. Epifizusu zvali regulatorom regulatora-ona koja regulira sve u telu. Kada svetlost ulazi u oko, vecina odlazi u hipotalamus a hipotalamus tu informaciju predaje epifizi. Epifiza tu informaciju koristi da odredi kolicinu svetlosti u okolini-je li dan ili noc, koje je doba dana ili godine. Tu informaciju prima svakac elija istovremeno. Celo telo istodobno zna sta se dogadja u prirodi i celije onda koristi tu informaciju da se prilagode i usklade sa prirodom. Ucinak koji svetlost ima na stimulativne i regulatorne mehanizme tela ulazi kroz oci. Svaka dva sata nova krv koja izlazi iz srca prolazi kroz sve zilice u mreznjaci oka. Danas znamo da biljke koriste fotosintezu i da je ona usko povezana sa svetloscu. Svetlost odredjuje kako i koliko ce biljke rasti. Razlicite boje svetlsti takodje uticu na rast biljaka. Ista stvar dogadja se i u ljudskom telu samo sto to zovemo metabolizmom. Znamo da sve sto pojedemo ima tzv. karakteristiku maksimalne apsorpcije, a to znaci da kad hranljiva tvar napr. Vitamini i minerali dospeju u krv reaguju na odredjene boje svetlosti iz okoline koje dopiru kroz oci a sve kako bi to telo lakse probavilo. Mozete jesti najzdraviju hranu ali ako ne dobijate dovoljno svetlosti kroz oci svaki dan, ne samo preko koze, necete moci dovoljno probaviti hranu i necete dobiti sve vitamine iminerale koji su vam potrebni. Ako ne dobijete dnevnu dozu svetlosti narusicete zdravlje. Tek je 1920-tih potvrdjena teorija uz pomoc elektricnog mikroskopa i elektronskoradiografske tehnike da svetlost koja ulazi u oci putuje neuroloskim putem do hipotalamusa-mozgova mozga. Svetlost ulazi u deo hipotalamusa ukojem se nalazi bioloski sat. Kao sto nam sat na ruci govori koje je doba dana, tako i telo u sebi ima svoj sat koji mu govori kada da se probudi, kada treba ici spavati a kada jesti. Sve te funkcije moraju biti uskladjene s majkom prirodom.


Fotosenzitivne ganglijske celije

Fotosenzitivne ganglijske celije, takodje poznate kao fotosenzitivne retinalne ganglijske celije (pRGC), unutrasnje fotosenzitivne retinalne ganglijske celije (ipRGC) ili ganglijske celije koje sadrze melanopsin , su nedavno otkriven tip nervnih celija u retini oka sisara koje su za razliku od drugih retinalnih ganglijskih celija unutrasnje fotosenzitivne. To znaci da one cine trecu klasu retinalnih fotoreceptora, koju pobudjuje svetlost cak i kada su svi uticaji iz klasicnih fotoreceptora (cepica i stapica) blokirani (bilo primenom farmakoloskih jedinjenja ili disocijacijomganglijskih celija iz retine). Fotosenzitivne ganglijske celije sadrze fotopigment melanopsin. Gigantske retinalne ganglijske celije retine primata suprimeri fotosenzitivnih ganglijskih celija.

Oko, retina ili mreznjaca, ipRGC-unutrasnje fotosenzitivne retinalne ganglijske celij, opticki nerv koji ide u mozak:



Retina i njeni fotoreceptori: cepici i stapici. Mada ovde nije prikazana ipRGC, radi lakseg shvatanja price zamislicemo da je to skroz donja ganglijska celija:



Retina i njeni fotoreceptori:
C su cepici ( Cone )
R su stapici ( Rod )
G su ganglijske celije
pRGC su fotosenzitivne retinalne ganglijske celije




Kratak pregled

U poređenju sa čepićima i štapićima, ipRGC odgovaraju mnogo sporije i signaliraju prisustvo svetlosti u toku dužeg vremenskog perioda. Njihove funkcionalne uloge su one koje nisu povezane sa formiranjem slike fundamentalno se razlikuju od onih koji učestvuju u vizuelizaciji; oni pružaju stabilnu predstavu inteziteta ambijentalne svetlosti. Imaju najmanjetri glavne funkcije.
Igraju glavnu ulogu u sinhronizovanju cirkadijskih ritmova u odnosu na izlazak i kretanje sunca. Oni šalju svetlosne informacije kroz retinohipotalamički trakt direktno do cirkadijskog pejsmejkera u mozgu, suprahijazmatičkog jedra hipotalamusa. Fiziološke osobine ovih ganglijskih ćelija se podudaraju sa poznatim osobinama svetlosnih usklađivačkih mehanizama (sinhronizacija) koji regulišu cirkadijske ritmove. Ovo je mehanizam koji nam omogućava da prevaziđemo poremećaj usled promena vremenskih zona prilikom putovanja avionom.
Fotosenzitivne ganglijske ćelije takođe inervišu druge mete u mozgu, kao što su centar za kontrolu zenice, olivarne pretektalne nukleuse srednjeg mozga. Oni doprinose regulaciji veličine zenice i drugih manifestacija u ponašanju kao odgovor na uslove ambijentalne svetlosti.
Oni doprinose fotičkoj regulaciji, akutnoj fotičkoj supresiji i oslobađanju hormona melatonina iz pinealne žlezde.Fotosenzitivne ganglijske ćelije su odgovorne zapostojanost cirkadijskih i zenichinih svetlosnih odgovora kod sisara sadegenerisanim štapićastim i čepićastim receptorima, naprimer kod ljudi kojipate od retinitis pigmentosa.
Nedavno su fotoreceptivne ganglijske ćelije bile izolovane kod ljudi gde su, kao dodatak gore pomenutim funkcijama u drugim sisarima, pokazale da poseduju određeni stepen nepotpunog vida kod osoba kojesu imale poremecaje fotoreceptivnih štapića i čepića Ovaj rad Zaidi-ja i kolega je pokazao da fotoreceptivne ganglijske ćelije mogu imati vizuelne funkcije i mogu biti izolovane kod ljudi.
Fotopigmentovih fotoreceptivnih ganglijskih ćelija, melanopsin, uglavnom apbsorbuje svetlost iz plavog dela vidljivog spektra (apsorpcioni maksimum ~480 nm). Fototransdukcijski mehanizam u ovim ćelijama još uvek nije u potpunosti razjašnjen, ali izgleda da liči na onaj u beskičmenjačkim rabdomeričnim ) receptorima. Fotosenzitivne ganglijske ćelije reaguju na svetlost depolarišući i povećavajući stepen na kome će ispaljivati nervne impulse. Pored toga što ove ćelije direktno reaguju na svetlost, čini se da primaju i ekscitatorne i inhibitorne uticaje iz štapića i čepića preko niza sinaptičkih veza u retini.

Otkriće fotoreceptivnih ganglijskih ćelija

1991 Russell G. Foster i kolege uključujući Ignacio Provencio su otkrili nečepićave i neštapićave fotoreceptore u očima miševa pošto se ispostavilo da oni metabolišu cirkadijske ritmove npr. 24-oro časovni biloški sat organizma. Činjenica da je jedno tako važno otkriće bilo objavljeno u prilično nezapaženom naučnom časopisu je pokazatelj početnog skepticizma u naučnim krugovima opostojanju neštapićavih, nečepićavih fotoreceptora; oni su nastavili da verujuda su jedini fotoreceptori čepići i štapići kao da je zapisano u bibliji-i kako ne bi bili skeptični, na kraju krajeva, kao što i sam Foster zapaža, oko je bilo predmet detaljnih istraživanja bez prekida u toku 200 godina, pa se u to vreme činilo neverovatnim da bi veliki umovi poput Newton, Maxwell, preko Einstein idalje, mogli prevideti postojanje receptora, njihove funkcije i njihovo grananje. Ali oni su to prevideli i otkriće je palo u ruke savremenimi straživačima da naprave prekretnicu u ovom polju, inovativnih otkrića koja se još uvek dešavaju. Ove nove ćelije eksprimuju fotopigment melanopsin koji su prvi identifikovali Ignacio Provencio i kolege i obajvili u the Journal of Neuroscience 2000. Primetno je kako su nakon gotovo jedne dekade, veliki napreci u polju od tada jedino bili obajvljivani u poznatim biološkim i naučnim časopisima, odražavajući postepeno prihvatanje novih receptora od strane naučnog društva.

Melanopsin absorbuje različite maksimalne talasne dužine

Robert Lucas i kolege uključujući Russell Foster su bili prvi koji su konačno pokazali da ćelije koje sadrže fotopigment melanopsin absorbuju svetlost maksimalno na različitim talasnim dužinama za razliku od čepića i štapića. Lucas, Fosteri kolege su takođe otkrili da u miševima nečepićavi i neštapićavi fotoreceptori imaju ulogu u iniciranju refleksa zenice na svetlsot a ne samo cirkadijsko/bihejviralne funkcije kao što se ranije mislilo, što su kasnije demonstrirali koristeći genetski napravljene miševe bez štapića i čepića. Samer Hattar i kolege uključujući David Berson su 2002 pokazali da je u unutrašnjim fotosenzitivnim retinalnim ganglijskim ćelijama pacova nepromenljivo eksprimiran melanopsin (a ne opsini čepića i štapića). Melanopsin je najverovatnije bio pigment vida foto transdukujućih retinalnih ganglijskih ćelija koji postavlja cirkadijski sat i započinje vizuelne funkcije koje neučestvuju u formiranju slike. Ovaj rad je priznat od strane CurrentBiology, New Scientist i mnogih drugih časopisa kao otkriće koje je identifikovalo neštapićave i nečepićave fotoreceptore u miševima kao klasu retinalnih ganglijskih ćelija (RGCs). Ovo je bilo veoma važno sa anatomske strane gledišta-ganglijske ćelije koje postoje u unutrašnjoj retini, dok se klasični fotoreceptori (čepići i štapići) nalaze u spoljašnjoj retini,sugerišući dva paralelna i anatomski različita fotoreceptorska puta.

Iste godine, 2005, Melyan i Qiu su zajedno sa kolegama uključujući Robert Lucas, Mark W. Hankins i David Berson, pokazali daje fotopigment melanpsin bio fototransdukcijski pigment u ganglijskim ćelijama. Dennis Dacey sa kolegama uključujući Paul Gamlin je pokazao kod Old World majmuna da džinovske ganglijske ćelije ekspresuju melanopsin projektovan u lateralna kolenasta jedra. Ranije su samo projekcije na srednji mozak (pretektalna jedra) i hipotalamus(suprahijazmatička jedra, SCN) bile dokazane.

Istraživanja kod ljudi

Pokušaji su počeli u cilju praćenja receptora u ljudima. Ali su ljudi predstavljali specijalne izazove i zahtevaju novi model-jer za razliku od životinja opsežna etička pitanja ne dozvoljavaju da gubitak čepića i štapića bude indukovan genetički ili sa hemikalijama u direktnim studijama na ganglijskim ćelijama. U toku mnogo godina jedino se moglo špekulisati o receptrorima kod ljudi jer je u to vreme samo to bilo moguće.
2007 je napravljen proboj kada su Farhan H. Zaidii kolege uključujući Russell Foster, George Brainard, Charles A. Czeisler iSteven Lockley, u saradnji sa drugim istraživačima sa obe strane Atlantika,objavili svoj pionirski rad koristeći ljude sa nedostatkom čepića i štapića.Current Biology je potom objavila u svom izdanju iz 2008, komentare i izveštaje naučnicima i oftamolozima, da su nečepićavi, neštapićavi fotoreceptori konacno otkriveni u ljudima, koristivshi značajne eksperimenate Zaidi-ja i kolega na ljudima bez čepića i štapića. Otkriće novih receptora iz 2007, kao i spektakularna otkrića napravljena paralelno koja su “bacala bolje svetlo idavala bolji pogled” su bila ismejana od strane Cell Press, New Scientist, i drugih naučnih časopisa tokom 2007. Istrazivaci su identifikovali nečepićave i neštapićave fotoreceptore u ljudima kao ganglijeske ćelije unutrašnje retine kao što je ranije pokazano kod modela bez čepića i štapića u drugim sisarima. Radnici su pratili pacijente sa retkim bolestima koje su uništile klasične fotoreceptorske funkcije čepića i štapića ali sa očuvanim funkcijama ganglijskih ćelija. Iako nisu imali čepiće i štapiće pacijenti su nastavili da ispoljavaju cirkadijskof otousklađivanje (sinhronizovanje), cirkadijske obrasce ponašanja,melanopresinsku supresiju, i reakcije zenice, sa pikovima spektralne senzitivnosti na prirodnu i eksperimentalnu svetlost tako da se poklapaju sa onom za melanopsin fotopigment. Njihovi mozgovi su takođe mogli da povežu vid sa svetlošću ove frekvencije. Jacob Schor komentariše da je ovo ne samo neprikosnoven primer saradnje između različitih zemalja, već i između kliničara i naučnika; počevši od tada, interes pokazuju kliničari uključujući i oftamologes a uvidom u razumevanje uloge novih receptora u bolestima ljudi i kao što će biti dole diskutovano i slepila.

Nova uloga za svesni vid

Pomoću ljudi bez čepića i štapića moguće je proučavati još neke potencijalne uloge receptora. 2007 je otkrivena argumentovano najfascinantnija nova uloga fotoreceptivnih ganglijskih ćelija. Farhan H. Zaidi i kolege uključujući Russell Foster, George Brainard, Charles A. Czeisler i Steven Lockley, su pokazali da su retinalne ganglijske ćelije fotoreceptori (bar u ljudima) za svesni vid a ne samo za ne-slika-formirajuce funkcije kao što su cirkadijski ritmovi, reakcije uponašanju i zenice, kao što se ranije mislilo. Ljudi su bili savršeni model u kojem je dokazana ova funkcija pošto oni mogu da opišu viđeno istraživaču dok životinje to ne mogu. Iz tog razloga je receptor svojim anatomskim pololožajem u unutrašnjooj retini, kao što su pokazali ovi istraživači, bio prva ćelijakoja je opazila (registrovala) svetlost uzrokujući vid. Oni su takođe pokazali da on odgovara najviše na plavu svetlost, sugerišući da može imati ulogu u mezopskom vidu i da je stara teorija o retini sa samočepićima(svetlo) i štapićima(tamno) u stvaranju vida bila priličnopo jednostavljena. Zbog toga, je rad Zaidi-ja i kolega sa ljudima bez čepića i štapića takođe otvorio vrata u funkcije fotoreceptora ganglijskih ćelija.
To je takođe dovelo do otkrića da postoje paralelni putevi vida-jedan klasičan preko čepića i štapića koji počinje uspoljašnjoj retini i drugi koji detektuje osnovnu vidljivu svetlost koji počinje iz unutrašnje retine i koji se čini da je aktiviran svetlošću pre prvog. Klasični fotoreceptori se takođe uklapaju u novi fotoreceptorski sistem, i postojanost boja može biti od velike važnosti kao što je Foster sugerisao. Kaoi mnoga druga ključna otkrića o novim receptorima, rad Zaidi-ja i kolega ruši stotine godina naučnih verovanja o osnovnim funkcijama oka i vida.
Autori na ljudskom modelu bez čepića i štapića sumiraju svoj značajni rad zapažajući po prvi put da receptor može biti instrument u razmevanju mnogih bolesti uključujući i većinu uzroka slepila širom sveta kao što je glaukom, bolest koaj pogađa ganglijske ćelije. Studije receptora su ponudile potencijalno nove načine za istraživanja koja pokušavaju da pronađu terapije za slepilo.
{Ljubičasto-plava svetlostVećina radova sugeriše da se pik spektralnesenzitivnosti receptora nalazi između 460 nm i 484 nm, mada je manji brojprijavio da je opseg niži, čak i do 420nm. Steven Lockley i ostali su 2003pokazali da 460nm (ljubičasta) talasne dužine svetlosti supresuju melatonindvostruko više nego 535nm (zelena) svetlost, pik senzitivnosti fotopičnogsistema vida. Ipak noviji rad Farhan}

Ljubičasto-plava svetlost

Većina radova sugeriše da se pik spektralne senzitivnosti receptora nalazi između 460 nm i 484 nm, mada je manji broj prijavio da je opseg niži, čak i do 420nm. Steven Lockley i ostali su 2003 pokazali da 460nm (ljubičasta) talasne dužine svetlosti supresuju melatonin dvostruko više nego 535nm (zelena) svetlost, pik senzitivnosti fotopičnog sistema vida. Ipak noviji rad Farhan Zaidi, Steven Lockley i koautora u kome su korišćeni ljudi bez štapića i čepića otkriveno je da je svesno opažanje svetlosti bilo veoma intezivno na 481nm stimulus- što znači da receptor u uslovim vida propušta nešto osnovne svetlosti najviše plave svetlosti. Potencijalne kritike koje govore da je to zbog toplote mogu biti odbačene jer se toplota troši na većim talasnim dužinama i uzrokovala bi osećaje većeg odgovora nasvetlost dužih talasnih dužina (žutom i crvenom), a ne sa kratkim talsnim dužinama plave svetlosti kao što su istraživači otkrili.