Ультрафиолет поможет восстановить суточные биоритмы

Сотрудники Аризонского университета обнаружили, что воздействие вспышек ультрафиолетового излучения типа А (UVA, длина волны от 315 до 400 нм) мощностью в несколько нановатт на зрительный аппарат дрозофил вызывает заметный сдвиг ритмов их суточной активности. Велика вероятность, что подобный эффект они оказывают и на людей. Таким образом, UVA может лечь в основу новых методов борьбы с расстройствами цикла сна и бодрствования.

Активность любого организма, даже самого простого, зависит от времени суток. Ее колебаниями руководят гены, чьи последовательности весьма сходны у бактерий, плодовых мушек и человека. Судя по всему, изначально суточные (они же циркадные) ритмы возникли у фотосинтезирующих организмов и позволили им заблаговременно выстраивать защиту от негативного воздействия ультрафиолета на ДНК.

Три-четыре миллиарда лет назад, когда циркадные ритмы только появились, атмосфера еще недостаточно хорошо отфильтровывала UVA. Соответственно, «внутренние часы» растений, бактерий, животных и т.д. должны особенно чутко реагировать на изменение его интенсивности. А доля ультрафиолета выше всего незадолго до восхода и почти сразу после заката солнца. В фотографии это время даже называют «синий час» (хотя обычно оно длится не более получаса), так как освещение действительно имеет синий оттенок.

Проверять, как ультрафиолетовое излучение типа А влияет на суточную активность, решили на мушке вида Drosophila ananassae. В отличие от других дрозофил, она старается держаться рядом с человеком и точно так же, как и он, активна днем и отдыхает ночью. Три дня самок этих насекомых держали в режиме «12 часов светло, 12 часов темно». «День» для них наступал в 01:00 по местному времени. Перед тем как последний раз за эти трое суток выключить дрозофилам свет, их перемещали в небольшие пробирки группами по 8–10 особей. Через час после наступления темноты, в 14:00, на каждую из пробирок в течение 15 минут в периодичностью раз в секунду направляли световые импульсы длительностью 120 миллисекунд. Интенсивность таких импульсов составляла от 19 до 570 микроватт на квадратный сантиметр. По длинам волн они делились на несколько групп: ультрафиолет типа А, синий, «неоновый» голубой, зеленый, красный. Также использовали и белые вспышки: при этом одновременно зажигались синий, красный и зеленый светодиоды. Двигательную активность дрозофил измеряли с помощью инфракрасных датчиков и сравнивали с теми ее значениями, которые характерны для мух в первые несколько часов после наступления темноты.

Воздействие света смещало биоритмы Drosophila ananassae на срок от нескольких минут до полутора часов: в течение этого времени они были гораздо более подвижны, чем контрольные насекомые, которые в аналогичное время уже устроились на покой. Однако чтобы запустить сдвиг циркадных ритмов видимым излучением, нужно было применить в тысячу раз более интенсивную вспышку, чем при действии UVA. То есть даже очень небольшие количества ультрафиолета типа А заметно изменяли ход суточной активности мух.

На основе таких результатов авторы работы сделали предположение, что корректировать суточные ритмы человека тоже возможно с помощью кратких и маломощных вспышек UVA, имитирующих «синий час». Дело в том, что хрусталик человеческого глаза в небольших количествах пропускает ультрафиолет, и в сетчатке есть группа клеток, реагирующих именно на UVA. Возможно, их активность влияет на поведение.

Исследование опубликовано в Proceedings of the Royal Society B.

Источник