Исследователи из Медицинского центра Векснера при Университете штата Огайо показали, что искусственное освещение в темное время суток изменяет эпигеном хомячков.
©Wikipedia
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.
