Mennesket har en indre døgnrytme, som reguleres gennem de forhold, øjet opfanger. Men det er ikke den synsbærende del af øjet, der regulerer døgnrytmen.
Man har længe vist, at lyset er vigtigt for menneskets døgnrytme. Siden midten af 1990’erne har forskningen haft fokus på, hvordan lyset justerer vores døgnrytme. Forsøg med blinde har vist, at det ikke er de synsbærende dele af øjet, der regulerer døgnrytmen. Derimod har øjet et system af såkaldte lysfølsomme retinale ganglie celler, der anvender fotopigmentet melanopsin til at sende lyssignalerne videre. Overlæge, ph.d., dr.med. Jens Hannibal fra Bispebjerg Hospitals klinisk biokemisk afdeling forsker blandt andet i, hvordan melanopsin systemet i øjet videretransmitterer lysinformation til resten af kroppen.
Ganglie cellerne og fotopigmentet melanopsin
Under sit arbejde med kortlægning af signalstoffet PACAP i hjernen stødt Jens Hannibal for første gang på en speciel type retinale ganglie celler i øjet, der har en særlig følsomhed overfor lys. Cellerne indeholder signalstoffet PACAP, der signalerer information om lys og mørke (dag/nat) til hjernens ur. Da en amerikansk gruppe under ledelse af Ignatio Provencio i 2000 identificerede et lysfølsomt molekyle kaldet melanopsin i en gruppe retinale ganglie celler, opstod tanken om, at melanopsin kunne være en ny fotoreceptor i netop PACAP cellerne.
I 2002 lykkedes det for Jens Hannibal og hans kolleger at bevise, at det netop var tilfældet. Samtidig viste den amerikanske forsker David M. Berson, at de samme retinale ganglie celler var lysfølsomme uafhængigt af andre lysfølsomme celler i øjet. I dag forsker Jens Hannibal i forståelsen af de lysfølsomme retinale ganglie celler, der anvender fotopigmentet melanopsin.
Hjernens ur styrer vores adfærd
Sammenhængen mellem øjets lysfølsomhed og kroppens døgnrytme tager ifølge Jens Hannibal udgangspunkt i hjernens ur.
— Hjernens ur er en samling af nerveceller, som styrer vores døgnrytme. Dette biologiske ur er beliggende i den suprachiasmatiske kerne i den hjernedel, der kaldes hypothalamus. Selvom hjernens ur går rimelig præcist, skal det stilles hver dag – og den vigtigste stimulus til at stille uret, er lyset i omgivelserne, fortæller han.
Det biologiske ur regulerer rytmerne i vores fødeindtagelse, søvn/vågentilstand, aktivitet samt en række hormonudskillelser af bl.a. stresshormon og nathormonet ”melatonin”. Melatonin er vigtigt i mange sammenhænge og spiller en særlig rolle, fordi det definerer den biologiske nat. De seneste 10-15 års forskning har klarlagt de molekylære mekanismer og gener – de såkaldte ”klokkegener”, der udgør hjernens ur.
Klokkegenerne driver ikke bare hjernens ur, men findes i alle celler i kroppen. Man kan sige, at kroppen består af organer og væv, som alle indeholder biologiske ure. Disse ure styres som instrumenter i et orkester af hjernens ur, der fungerer som dirigent. Det døgnrytmegenererende system kan derfor siges at være grundlæggende for vores fysiologi – og den styrer store dele af vores adfærd og trivsel.
To lysopfattende systemer i øjet
— Det har vist sig, at blinde personer i en række tilfælde også justerer deres døgnrytme til døgnets 24 timer gennem lys og mørke. Med opdagelsen af melanopsin systemet har det vist sig, at vores øje har to lysopfattende systemer, oplyser Jens Hannibal og fortsætter:
Det ene system er billeddannende – og det andet melanopsin er ikke billeddannende. Melanopsin systemet kan beskrives som en slags lysmåler. Denne lysmåler justerer døgnrytmerne, men også vores pupil refleks – og meget tyder på, at det også påvirker vores følelser og vores humør.
Når vores indre døgnrytme kommer ud af balance i forhold til det astronomiske døgn fx i forbindelse med rejser over tidszoner, reagerer kroppen med fx jet-lag. En lignende reaktion sker ved skifteholdsarbejde, søvnproblemer og ved en række neurologiske sygdomme som Alzheimer, Parkinson, ADHD og autisme, hvor døgnrytmereguleringen ligeledes er påvirket. Disse tilstande har stor opmærksomhed inden for det forskningsfelt, der betegnes som ”Chronobiologien”.
Konsekvenserne af 24 timers samfundet
Det grundlæggende forhold, at vores døgnrytmer har stor betydning for vores velbefindende og trivsel, har øget interessen for lysets betydning for os mennesker.
— I en tid, hvor den moderne verden går i retning af et 24 timers samfund, kan opdagelsen af melanopsin systemet medvirke til at forstå, hvordan lyset eller mangel på lys påvirker det enkelte individ. Vi ved, at nogle mennesker udvikler såkaldte vinterdepressioner fordi der ikke transmitteres tilstrækkelig lys til hjernen – og en del af disse patienter har gavn af lysterapi, forklarer Jens Hannibal.
— Vi ved også, at hvis vi udsættes for lys på tidspunkter, som traditionelt svarer til natten, forstyrrer det reguleringen af vores døgnrytme. Man kan sige, at vores døgnrytme er under pres i den moderne verden, hvor lys og mørke ikke begrænser menneskets udfoldelse. Fremtidens forskning vil vise, om forstyrrelser i vores døgnrytme på sigt skader vores helbred, slutter Jens Hannibal.
Aktuelt er Jens Hannibal i opstarten af et nyt forskningsprojekt om grøn stær. I den forbindelse samarbejder han blandt andet med øjenpatologer på Rigshospitalet.