Universiteit van Tel Aviv: Kunstmatige verlichting, afkomstig van alledaagse bronnen zoals straatlantaarns, kan de circadiane ritmes en het immuunsysteem van zoogdieren verstoren

Een gouden stekelmuis. Foto Mickey Samuni-Blank

Kunstmatige verlichting, afkomstig van alledaagse bronnen zoals straatlantaarns, kan de circadiane ritmes en het immuunsysteem van zoogdieren verstoren en zelfs het risico op overlijden verhogen, suggereert een nieuwe studie van de Universiteit van Tel Aviv.

Hagar Vardi-Naim, een promovenda in de levenswetenschappen, onderzocht de effecten van kunstmatige verlichting op het immuunsysteem van twee verwante soorten kleine knaagdieren: de gouden stekelmuis en de gewone stekelmuis.

Beide soorten leven in de Israëlische woestijn en delen hetzelfde geografische leefgebied. Maar terwijl de gouden stekelmuis overdag actief is, is de gewone stekelmuis 's nachts actief.

De dieren werden vanuit de Judeïsche woestijn naar buitenverblijven in de zoölogische onderzoekstuin van de Universiteit van Tel Aviv vervoerd, waar sommige 's nachts aan kunstlicht werden blootgesteld.

"Grote delen van het lichaam van elk zoogdier, inclusief dat van ons, worden gereguleerd door een interne biologische klok", legt Vardi-Naim uit. "Met een ritme van 24 uur, gebaseerd op de natuurlijke licht-donkercyclus, geeft deze biologische klok signalen aan verschillende organen en fysiologische systemen, waaronder het immuunsysteem, over wat ze op verschillende tijdstippen van de dag moeten doen."

Ze vervolgde: "De hoeveelheid van bepaalde witte bloedcellen in het bloed stijgt en daalt bijvoorbeeld, en het lichaam produceert op specifieke momenten meer of minder antilichamen. Zulke schommelingen kunnen de immuunrespons op bacteriën of virussen versterken, maar daarvoor moet het lichaam wel weten wanneer dat nodig is."

Ze vervolgde: "Lichtvervuiling verstoort het natuurlijke licht-donkerregime, ontregelt de synchronisatie van de centrale biologische klok met de omgevingstijd en verandert deze patronen, waardoor tijd bijna betekenisloos wordt."

Van links naar rechts: prof. Noga Kronfeld-Schor, Hagar Vardi-Naim en prof. Yariv Wine. Foto Universiteit van Tel Aviv

De stekelmuizen werden gehouden in verblijven die de natuurlijke omgevingsomstandigheden zoveel mogelijk nabootsten. De helft van de verblijven werd 's nachts verlicht met witte ledlampen, het meest gebruikte type verlichting tegenwoordig, met een relatief lage intensiteit om straatverlichting te simuleren.

De controlegroep werd blootgesteld aan natuurlijke licht-donkeromstandigheden.

De onderzoekers maten het percentage witte bloedcellen, oftewel lymfocyten, in het bloed van de knaagdieren op verschillende momenten gedurende de 24-uurscyclus.

Ze ontdekten een patroon dat vergelijkbaar is met het menselijke ritme, waarbij het aantal lymfocyten in het bloed stijgt tijdens de rusturen, tussen 2 en 4 uur 's ochtends.

Ze ontdekten ook een duidelijk 24-uursritme van lymfocyten en vonden dat de hoeveelheid antilichamen die als reactie op een antigeen (iets dat een immuunreactie opwekt) wordt geproduceerd, tijdsafhankelijk is.

"We zagen dat dieren die tijdens hun rusturen aan een antigeen werden blootgesteld, veel meer antilichamen aanmaakten dan dieren die tijdens hun actieve uren werden blootgesteld," aldus Vardi-Naim.

"Blootstelling aan lichtvervuiling heeft deze ritmes echter volledig verstoord", zei ze. "In plaats van een dagelijkse cyclus van pieken en dalen in het niveau van lymfocyten en immuunrespons, zagen we een volledige afvlakking van de dagelijkse patronen. Dit betekent dat het immuunsysteem zijn natuurlijke timing verliest en dat de reactie op infecties, omgevingsstress of vaccinatie daardoor mogelijk minder optimaal is, waardoor de dieren na verloop van tijd wellicht kwetsbaarder worden."

Een stekelmuis. Foto Wikimedia Commons

Bovendien werd een uitgebreide en snelle sterfte waargenomen onder de muizen die waren blootgesteld aan lichtvervuiling, met een 2,35 keer hoger risico op overlijden vergeleken met de controlegroep. Vardi-Naim merkte op dat, hoewel de exacte doodsoorzaak niet kon worden vastgesteld, de toename van de sterfte samenging met verstoringen van het immuunsysteem en de endocriene, of hormonale, ritmes, wat wijst op een waarschijnlijk verband tussen verstoring van de biologische timing en een verminderde overlevingskans.

Ze voegde eraan toe dat de stekelmuizen in het onderzoek slechts een voorbeeld waren, maar dat de bevindingen implicaties hebben voor alle levende wezens, inclusief mensen.

"Onze resultaten tonen aan dat kunstmatige verlichting 's nachts niet slechts een esthetische verandering in de omgeving is, maar een actieve biologische factor die cruciale fysiologische mechanismen kan verstoren. Chronische blootstelling aan kunstmatige verlichting 's nachts verstoorde de timing van het immuun- en endocriene systeem van de muizen en verminderde hun overlevingskansen onder omstandigheden die verder de natuurlijke omgeving nabootsten," vervolgde ze.

“Wij zijn van mening dat lichtvervuiling moet worden beschouwd als een risico voor de milieugezondheid met verreikende gevolgen, niet alleen voor de fauna, maar ook voor de menselijke gezondheid en het ecosysteem als geheel. Studies tonen aan dat dieren met een verzwakt immuunsysteem ziekten op mensen kunnen overdragen, en dat het menselijk immuunsysteem daarop een vergelijkbare reactie kan geven. De studie onderstreept de noodzaak om biologische overwegingen mee te nemen in verlichtingsbeleid en om de omvang en intensiteit van kunstmatige verlichting 's nachts in zowel stedelijke als openbare ruimten opnieuw te bekijken.”

De begeleiders van het onderzoek, beiden tevens verbonden aan de nieuwe Milieuschool van de universiteit, waren prof. Yariv Wine, hoofd van het Laboratorium voor Toegepaste Immunologie aan de Faculteit Biomedische Wetenschappen en Kankeronderzoek, en prof. Noga Kronfeld-Schor, hoofd van het Laboratorium voor Ecologische en Evolutionaire Fysiologie aan de Faculteit Zoölogie en rector van de universiteit.

Het onderzoek, gepubliceerd in Environmental Pollution , werd ondersteund door de Israëlische Wetenschapsstichting.