Сон при свете изменил эпигеном хомячков

Масштабная электрификация на рубеже XX века значительно изменила облик Земли. Однако то, как искусственное ночное освещение влияет на экосистемы, изучено недостаточно. Предыдущие исследования показали, что у животных такое освещение может самостоятельно «сдвигать» репродуктивные циклы, снижать избирательность самок и подавлять иммунные реакции. Негативное воздействие ночного освещения связывается с нарушением циркадных ритмов, анатомическим субстратом которых выступает супрахиазматическое ядро гипоталамуса. Известно, что синхронизация этой структуры со световым днем чрезвычайно важна для нормальной физиологии живых организмов.

Помимо иммунных и поведенческих нарушений, искусственное ночное освещение может влиять на эндокринную систему. При этом, согласно прошлым работам, эпигенетические изменения, вызванные такими эффектами, могут передаваться следующему поколению. Тем не менее, механизм и популяционные перспективы подобных дефектов остаются неясными. Чтобы восполнить пробел, американские ученые провели эксперимент на джунгарских хомячках (Phodopus sungorus). Авторы разделили 46 взрослых особей на две группы и в течение девяти недель с 22:00 до 14:00 содержали их в клетках при полной темноте или при тусклом белом свете (5 люкс). В остальное время обе клетки освещались ярким белым светом (150 люкс).

Затем из экспериментальной и контрольной групп были сформированы четыре разнополые группы, которые спаривались при естественном цикле освещения. В результате команда получила 88 детенышей хомячков, не подвергавшихся воздействию ночного освещения. Спустя восемь недель ученые проверяли иммунные реакции и генетические дефекты потомства. Для этого они проводили анализ гиперчувствительности замедленного типа (DTH) путем введения животным 2,4-динитрофторбензола, изучали гуморальный иммунитет по уровню антител на гемиацин лимфы улитки (KLH), а также оценивали общую экспрессию РНК и ДНК в клетках их селезенки — крупнейшего лимфоидного органа позвоночных.

Анализ показал, что последствия ночного освещения зависели от пола подопытного родителя и детеныша. В частности, DTH-индуцированное воспаление спадало у самцов от подопытных родителей на второй день после инъекции, тогда как у самок от пар, в которых отец подвергался обработке тусклым светом, иммунная реакция начиналась только на третий день. При этом после введения KLH у потомства от матерей из экспериментальной группы наблюдался рост иммуноглобулина G (фактор риска аутоиммунных заболеваний), а обработка отцов не влияла на уровень антигенов. В то же время в селезенке детенышей последних хуже экспрессировался мелатонин и гиперэкспрессировалась ДНК-метилтрансфераза.

По мнению ученых, полученные данные указывают на то, что физиологические изменения, вызванные ночным освещением, происходят на эпигенетическом уровне и могут представлять угрозу для здоровья потомков. «Проблемы возникали не в утробе, а в яйцеклетках и сперматозоидах. Обычно за эпигенетическими эффектами стоят матери, однако мы зафиксировали изменения, также связанные с отцами», — сообщил соавтор работы Рэнди Нельсон (Randy Nelson). Эксперимент должен обратить внимание людей на проблему светового загрязнения, считает он.

Статья опубликована в журнале Scientific Reports.

Ранее исследователи показали, что нарушить циркадные ритмы, а также повысить риск рака, может даже чтение в темное время суток. Кроме того, в подчинении «биологическим часам» уличили лимфоциты и воспалительные процессы.