27 Июл Неприятности от синего света
Никто не станет спорить с очевидным: в наши дни пациенты смотрят на экраны чаще, чем все предыдущие поколения. Согласно обзору, выполненному в 2015 году, 60% взрослых американцев глядят на экраны своих цифровых устройств более 6 ч в день, а 28% — более 10 ч. Учитывая рост распространенности смартфонов, планшетов, компьютеров, которые используются для развлечений и обучения, врачам — офтальмологам и оптометристам нужно подготовиться к набирающей высоту волне неожиданных последствий такого увлечения гаджетами, которые мы не до конца еще понимаем. На самом деле растет обеспокоенность тем, что неспособность отвести глаза от экрана пагубно сказывается на зрении и здоровье людей. Одна из конкретных областей, к которой растет интерес специалистов, — это воздействие коротковолнового синего света, представляющего собой часть высокочастотного высокоэнергетического света видимого спектра, или HEV-света (от high energy visible). В то время, как ученые продолжают направлять свои усилия на выявление и описание эффектов длительного воздействия HEV-света со стороны цифровых устройств, рассматривая, в частности, вопрос, испускают ли его смартфоны, планшеты и компьютеры в дозах, достаточных для того, чтобы нанести вред зрительной системе человека и ухудшить состояние его здоровья, мы ответственны за информирование пациентов о действии HEV-света.
Перед тем как оценивать влияние на организм человека HEV-света, нам нужно полноценно понять, что это такое и откуда берется. На шкале электромагнитного спектра HEV-свет находится в диапазоне 380-500 нм; фактически это самый конец видимого диапазона, этот свет присутствует практически повсюду. И хотя часто говорят о проблеме HEV-излучения экранами цифровых устройств, не стоит забывать о более энергосберегающих высокоэнергетических системах рассеянного света, которые, в отличие от своих предшественников, испускают значительно больше HEV-лучей. Например, примерно 35% световой эмиссии современных светодиодов (light-emitting diode, LED) приходится на синий свет. Для сравнения: традиционные лампы накаливания излучают лишь 12% своей энергии в НЕV-диапазоне. Хотя воздействие искусственного света существенно, не стоит забывать, что источником большей части падающего на нас HEV-света является Солнце, ведь 25-30% выделяемой им энергии находится в HEV-диапазоне. Воздействие на ткани ультрафиолетового (УФ) и инфракрасного (ИК) излучения (<380 и >780 нм соответственно) достаточно хорошо нами изучено, но мы не можем сказать то же о HEV-излучении. К счастью, ученые продолжают исследования в этой области, начиная от его воздействия на циркадные ритмы и улучшения когнитивных функций и памяти до влияния на прогрессирование миопии, оценки его роли в качестве причинного фактора развития симптомов, вызванных цифровым зрительным синдромом (ЦЗС), а также некроза клеток пигментного эпителия сетчатки (ПЭС) и слоя фоторецепторов.
По данным текущих исследований, воздействие HEV-света можно разделить на три большие категории:
- Влияние на модуляцию циркадных ритмов с ассоциируемым влиянием на системное здоровье.
- Влияние на глаза.
- Влияние на течение лечения некоторых болезней, таких как желтуха и кожные заболевания.
Третья категория, вероятно, наиболее хорошо изучена, поскольку HEV-свет широко применяется в терапии многих кожных заболеваний, например псориаза и атопических дерматитов. Он также ускоряет заживление ран благодаря своим антимикробным и антивоспалительным свойствам.
Многие факторы влияют на наш сон. Воздействие синего света — это сильнейший фактор, имеющий к этому прямое отношение, поскольку он через зрительный анализатор человека оказывает влияние на клетки, которые регулируют циркадные ритмы. Эти природные фоточувствительные ганглионарные клетки сетчатки (ГКС) обладают пиком спектральной чувствительности в диапазоне от 444 до 486 нм, а это как раз находится в верхней границе HEV-диапазона.
В отличие от своих светочувствительных собратьев — палочек и колбочек, у которых при воздействии света с длиной волны, соответствующей их хромофорам, происходит гиперполяризация мембран, у ГКС возникает деполяризация, что в итоге ингибирует выделение мелатонина шишковидной железой
Ученые изучают возможную роль ГКС в циркадных ритмах на протяжении десятилетий, а в связи с ростом популярности цифровых гаджетов интерес к проблеме возрос еще сильнее. Конечно, сами по себе цифровые устройства не плохие. Проблему несут в себе содержащиеся в их экранах светодиоды, поскольку у них большая доля энергии излучения приходится на HEV-диапазон (примерно 35%), и белый свет, испускаемый ими, — это фактически синий свет (пик излучения в районе 450 нм), проходящий через слой желтого фосфора (пик излучения примерно 580 нм), который со временем теряет эффективность. В результате постепенно увеличивается HEV-излучение цифровым устройством.
В 2015 году изучалось влияние электронных гаджетов, применяемых для чтения текста (в том числе Apple iPad, у которого пик излучения экраном приходится на 452 нм), на циркадные ритмы по сравнению с обычными бумажными книгами (у которых пик «излучения» находится в районе 612 нм). Участники эксперимента читали текст, выводимый на экран электронного устройства, или текст обычной книги примерно 4 ч перед тем, как лечь спать, пять вечеров подряд. Было выяснено, что у тех, кто использовал электронные «читалки», наступление сна задерживалось примерно на 10 мин, стадия быстрого сна сокращалась примерно на 10 мин, а на следующее утро они были субъективно более усталыми. Но наиболее значимым фактом стало открытие того, что выделение мелатонина у них задерживалось почти на 2 ч.
Хотя по результатам исследования нельзя было сделать вывод, что наблюдаемые феномены вызваны интенсивностью излучения экрана или определенной длиной его волны, в 2017 году было проведено другое исследование, которое показало, что в основе эффекта лежит именно частота электромагнитного излучения. В ходе этого исследования участники подвергались воздействию светового излучения с длиной волны 460 или 620 нм, при освещенности 80 или 350 лк, на протяжении 2 ч до отхода ко сну. Каждую ночь у них делали многочисленные замеры температуры (орально и в мочеполовом тракте), а также определяли уровень мелатонина. Хотя освещенность оказывала незначительный эффект на качество сна и продукцию мелатонина, снижение длины волны излучения вело к статистически значимому нарушению этих показателей.
Помимо регистрации задержки сна и усиления усталости на следующее утро, в ряде исследований отметили подавление выделения мелатонина из-за воздействия HEV-света, ведущее к высоким уровням резистентности к инсулину, повышенному артериальному давлению, сезонному аффективному расстройству и даже некоторым типам рака. В одном из исследований участники подвергались воздействию излучения с пиком (468±8) нм на протяжении 1,5 ч после пробуждения и перед отходом ко сну, в результате у них увеличивалась резистентность к инсулину. Вечернее воздействие HEV-света вело, в частности, к увеличению продукции глюкозы и к снижению сонливости по сравнению с утренним воздействием или его отсутствием.
Мелатонин не только играет важную роль в регулировании сна, уровней глюкозы и артериального давления, но и выступает в качестве мощного антиоксиданта, защищающего от целого ряда раковых заболеваний, особенно тех, которые связаны с гормональной деятельностью, например от рака груди и яичников. Эпидемиологи-ческие исследования показали ассоциацию между воздействием света ночью, снижением продукции мелатонина и раком. Было проведено исследование, в его рамках каждые два года проводилась диспансеризация участников в целях регистра-ции различных маркеров здоровья по разным возрастным когортам. Согласно одному из недавних отчетов NHSII, женщины, которые проживают в местностях с большим уровнем рассеянного ночного освещения, чаще заболевают раком груди; особенно это верно в отношении пациенток перед менопаузой, которые курят. Предыдущее исследование NHSII также показало, что у женщин, которые курят более 15 лет, концентрация мелатонина ниже, чем у некурящих женщин, — это важное открытие, поскольку низкий уровень мелатонина ассоциируют с повышенным риском рака груди. Все эти данные дают ученым основания считать, что действие света ночью и курение создают похожие процессы, влияющие на уровень мелатонина.
Влияние синего света на циркадные ритмы имеет и положительные последствия, наиболее интересными из которых являются улучшение памяти и когнитивных функций. В световой терапии болезни Альцгеймера нет ничего нового, однако применение света для лечения других нейродегенеративных заболеваний, например болезни Хантингтона или Паркинсона, начинает показывать обнадеживающие результаты. В одном исследовании ученые изучали воздействие белого света, испускаемого светодиодами, на мышей, у которых потенциально могла развиться болезнь Альцгеймера, и получили вдохновляющие результаты. В первом из двух экспериментов они имплантировали оптический волоконный зонд в гиппокамп мозга грызуна и воздействовали на него белым светом от светодиодов на частоте 40 Гц в течение 1 ч. В результате было отмечено снижение деградировавшей формы тау-белка и бета-амилоида. В последовавшем за ним эксперименте с мышами из того же поколения последних поместили в темную комнату, подвергали воздействию такого же света на протяжении 1 ч и получили те же результаты. Хотя ученые все еще работают над выводами, поскольку не ясно, что является причиной наблюдаемых изменений, — частота мерцания или сам HEV-свет, эти исследования расширяют наши знания о потенциальном действии световой терапии.
В других исследованиях оценивалось применение синего цвета для улучшения осознанности. Авторы одной работы оценили воздействие синего (460 нм) и зеленого (555 нм) света в дневное и ночное время. На участников светили синим или зеленым светом на протяжении 6,5 ч в середине 16-часовой фазы бодрствования биологического дня. По сравнению с действием зеленого света действие синего света (неважно, ночью или днем) улучшало время слуховой реакции, при этом данные электроэнцефалографии указывали на усиление активности мозга, ассоциируемое с повышенной осознанностью. Правда, за это приходилось платить тем, что воздействие синего света днем усиливало дневную сонливость.
Изучая синий свет и его влияние на системное здоровье, легко забыть о том, что он также влияет и на здоровье глаз, с чем мы сталкиваемся ежедневно в своей клинической практике. Ученым давно известно, что HEV-свет оказывает разрушающее действие на сетчатку Он является причиной таких изменений в ней, как друзы и апоптоз фоторецепторов, а также причиной ЦЗС. Пройдя оптические среды глаза, синий свет поглощается внешним слоем фоторецепторов, в результате опсины трансформируются в ретиналь. Окисление ретиналя, в свою очередь, ведет к продукции реактивных форм кислорода (РФК), в частности пероксида водорода, синглетного кислорода и других свободных радикалов, которые накапливаются во внешнем слое фоторецепторов. РФК способны разрушать клеточные мембраны и обуславливают неполный фагоцитоз и накопление липофусцина в клетках ПЭС.
Липофусцин обнаруживается в глазу уже в начале жизни человека и со временем накапливается, в 10 лет его уровни уже можно измерить, а к 70 годам они достигают наибольшего значения. Тем не менее слишком высокие объемы могут вызывать друзы и вести к возрастной макулярной дегенерации (ВМД). Если липофусцин и его гидрофобный флуорофор А2Е начинают скапливаться в ПЭС, риск его повреждения и гибели фоторецепторов при повторном воздействии HEV-света становится максимальным.
Чтобы подчеркнуть значимость HEV-света в этом процессе, взгляните на результаты исследования: после насыщения ПЭС флуорофором А2Е и воздействия на него синим и зеленым светом ученые выяснили, что апоптоз ПЭС наблюдался только у тех участников, кто подвергся воздействию синего света. В других исследованиях на грызунах специалисты выяснили, что воздействие и синих светодиодов, и белых светодиодов (излучающих волны во всем видимом спектре) на протяжении девяти дней (с 12-часовым светлым/темным циклом) очевидно, ведет к повреждению наружного ядерного слоя сетчатки. Исследователи приписывают это повреждение продукции РФК во время возбуждения фоторецепторов.
Правда, во всех этих исследованиях отсутствует один компонент, а именно рассмотрение значимости каротиноидов лютеина и зеаксантина. Они играют ключевую роль не только в блокировании оптических волн с короткой длиной волны перед тем, как они достигнут ПЭС, но также зачищают организм от свободных радикалов.
Положительная сторона процесса старения органа зрения состоит в том, что хрусталик желтеет со временем (что эффективно снижает количество синего света, попадающего на сетчатку); к сожалению, с возрастом также уменьшается плотность макулярного пигмента, в результате чего глаз очень сильно подвержен негативному действию HEV-света. Эти два процесса крайне важно учитывать при выработке стратегий профилактики и снижения негативных последствий, их можно объяснять при разговоре с пожилыми пациентами, рассказывать им о том, как потеря пигмента макулы, наличие ВМД у родственников и увеличение воздействия синего света (естественного или искусственного) может приводить к разрушению ПЭС и в итоге вообще к полному повреждению сетчатки.
Но при этом нужно быть осторожными с выводами, поскольку, несмотря на все имеющиеся у нас данные исследований о связи между HEV-светом и ВМД, доказательства все еще не стопроцентные. Чтобы установить точную связь между этими двумя феноменами, нужно рассмотреть большое число факторов, таких как различия между размерами зрачков, длительность и интенсивность воздействия света, расстояние от его источника, истинная спектральная композиция источника.
Говоря о влиянии HEV-света, о ЦЗС часто забывают, а ведь это полноценный эффект его воздействия на глаза, и он влияет на куда большее число пациентов, чем в паре «синий свет — ВМД». Согласно метаанализу литературы в 2015 году, 64-90% пользователей персональных компьютеров страдают от ЦЗС, симптомы у них варьируют от усталости глаз до боли в них и головной боли, от размытия зрения до диплопии и сухости, жжения глаз, избыточной продукции слезы. В настоящее время принято включать действие HEV-света в ансамбль факторов, ведущих к развитию ЦЗС, поскольку световые волны с короткой длиной легче рассеиваются внутри глаза, тем самым вызывая снижение контрастной чувствительности и появление бликов. Помимо этого, рассеивание лучей ведет к таким изменениям, как микровариации аккомодации, так что глаз «рыскает» в поисках фокуса и глубины резкости, которые при этом не будут стабильными.
Вместо того чтобы полностью блокировать поступление синего света, пациентам лучше воспользоваться двухэтапным планом профилактики пагубного его воздействия. Во-первых, в пищевой рацион нужно включить естественные каротиноиды, продукты с высоким содержанием жирных кислот омега-3, фитофлавоноидов, а также снизить потребление неполезной пищи с насыщенными жирами, трансжирами, бросить курить и носить на солнце защитные средства. Изменения в рационе питания, в частности увеличение потребления лютеина и зеаксантина, дают организму возможность нарастить продукцию макулярного пигмента, что послужит защитой от макулярной дегенерации вследствие воздействия синего света, снизит фотоокислительный стресс и приведет к стабилизации мембран клеток ПЭС. Во-вторых, пациентам нужно озаботиться снижением воздействия синего света, для этого нужно носить очки со специальными линзами, следить за характером искусственного света в помещении и др. Каждая из этих стратегий важна, и мы, как оптометристы, можем быть особенно полезными в разработке и интеграции этих профилактических мер.
Компании-производители предлагают ряд покрытий очковых линз, отсеивающих синий свет. На рынке существуют специальные компьютерные очки, они обладают максимальным поглощением в диапазоне 380-470 нм. Все эти покрытия разработаны для селективного отсеивания вредной составляющей синего света, в то же время они позволяют синему свету с большей длиной волны проходить сквозь линзу; пациенты могут легко начать ими пользоваться повседневно. Конечно, это не панацея, тем не менее, по данным исследований, они снижают негативный эффект HEV-излучения на 10,6-23,6%, а выраженность симптомов ЦЗС — на 30%.
Конечно, воздействие HEV-света неизбежно для всех нас, и это имеет множество негативных и несколько положительных последствий в отношении системного здоровья и здоровья глаз. Все его источники — солнце, искусственное освещение, электронные устройства — влияют на нас по-разному, но предсказуемо, в зависимости от расстояния, длительности экспозиции и времени суток. Наша задача — предоставить пациентам полезные рекомендации для того, чтобы сбалансировать хорошее и плохое, исходящее от HEV-света, как для системного здоровья, так и для здоровья глаз. Прекращение рискованного поведения, такого как курение, пребывание на ярком солнце без защиты, плохое качество питания, и развитие хороших привычек, таких как прием естественных каротиноидов и фитофлавипоидов, а также применение очковых линз с покрытиями, поглощающими синий свет, — все это крайне важно для защиты здоровья наших пациентов.
Источник информации:
Журнал «Современная оптометрия» №5 2019