Nei mammiferi, il processo di fotorecezione luminosa avviene solo nella retina, da tre tipi di fotorecettori: coni, bastoncelli e cellule gangliari retiniche intrinsecamente fotosensibili (ipRGC).
I fotorecettori classici (p. Es., Coni e bastoncelli) sono i principali responsabili della visione e della formazione dell’immagine, mentre gli ipRGC svolgono un ruolo importante nella fotorecezione che regola il trascinamento fotico circadiano, la risposta pupillare alla luce e altre importanti funzioni biologiche.
L’idea che la retina dei mammiferi sia capace di fotoricezione non solo per formare immagini è emersa negli anni ’90, quando una serie di studi indicava che i topi privi di fotorecettori a bastoncello ( rd / rd) hanno una normale curva di risposta di fase (PRC) alla luce, con uno spettro d’azione che raggiunge il picco intorno a 480 nm. Questo risultato ha suggerito che un pigmento diverso da rodopsina (λ max 498 nm), opsina sensibile alla lunghezza d’onda corta (λ max 460 nm) e opsina sensibile alla lunghezza d’onda media (λ max 508 nm) era responsabile del trascinamento dei ritmi circadiani. Ulteriori studi hanno riportato che i topi privi di coni e bastoncelli erano ancora in grado di sincronizzare i loro ritmi circadiani con i cicli luce-buio, dimostrando così che un fotorecettore / fotorecettore non scoperto nella retina dei mammiferi era responsabile del fotoentramento dei ritmi circadiani.
Il candidato più probabile per emergere come fotopigmento retinico circadiano è detto Xenopus melanopsin ( noto anche come Opn4). Nei mammiferi, viene espresso solo in una piccola popolazione (circa 3-5%) dei RGCs che sono direttamente fotosensibile e hanno un picco di assorbimento intorno 470-480 nm. Questi RGC esprimono il polipeptide attivatore dell’adenilato ciclasi ipofisario (PACAP) e formano il tratto retinoipotalamico (RHT). L’RHT è responsabile della trasmissione delle informazioni luminose dagli RGC alla parte del cervello che controlla i ritmi circadiani all’interno dell’intero corpo. Le RGC che esprimono la melanopsina sono state chiamate RGC intrinsecamente fotosensibili (ipRGC) e queste cellule non erano più intrinsecamente fotosensibili nei topi knockout per la melanopsina (KO), sebbene il numero di cellule, la morfologia e le proiezioni rimasero invariate.
Infine, i topi con il gene della melanopsina ablato solo negli ipRGC hanno una normale funzione retinica esterna ma mancano di risposte visive che non formano immagini, come il fotoentramento circadiano, la modulazione della luce dell’attività e il PLR . Pertanto, gli ipRGC rappresentano il sito di integrazione delle risposte fotografiche che non formano immagini nei mammiferi.
Ulteriori studi hanno anche dimostrato che fotorecezione melanopsina-based è coinvolto nella modulazione del sonno e l’umore e l’apprendimento, e dati recenti hanno inoltre indicato che fotorecezione melanopsina-based possono essere coinvolti nella regolazione del metabolismo. Infine, è stato riportato che la perdita del gene della melanopsina abolisce il controllo circadiano in alcuni parametri dell’elettroretinogramma del cono, provocando una significativa attenuazione della variazione diurna nella visione del cono. La segnalazione della melanopsina può influenzare la segnalazione intraretinica agendo sui neuroni dopaminergici. Pertanto, questi dati suggeriscono una regolazione dipendente dalla melanopsina dell’elaborazione visiva all’interno della retina.
La melanopsina svolge anche un ruolo importante nella mediazione dei ritmi circadiani umani. Diversi studi hanno riportato che negli esseri umani, gli spettri di azione per la soppressione della melatonina hanno un lambda max (λ max ) di circa 460 nm, suggerendo che la melanopsina è un attore chiave nella regolazione fotica dei livelli di melatonina . Ulteriori studi hanno anche dimostrato che la luce blu nell’intervallo di 460-480 nm è più efficace rispetto alla luce monocromatica di 555 nm nello spostamento di fase dell’orologio circadiano umano. Infine, un recente studio ha ampliato questi risultati precedenti mostrando che la luce nell’intervallo di 555 nm può influire in modo significativo sulla sincronizzazione del sistema circadiano con l’esposizione alla luce di breve durata o con una bassa irradiazione, mentre la luce nell’intervallo di 460 nm è più efficace in fase -spostando il sistema circadiano rispetto all’esposizione alla luce di maggiore durata e maggiore irradiazione. Ulteriori studi hanno anche dimostrato che l’esposizione alla luce blu può aumentare la vigilanza e stimolare le funzioni cognitive. Uno studio recente ha riportato che l’esposizione a e-reader che emettono luce prima di coricarsi può influire negativamente sul sonno e sul sistema circadiano . Infine, la luce blu può essere utilizzata anche per trattare i disturbi affettivi stagionali e le mutazioni nel gene della melanopsina possono aumentare la suscettibilità allo sviluppo di disturbi affettivi stagionali . Tuttavia, un altro studio ha riportato che l’esposizione alla luce arricchita di blu era meno efficace rispetto alla luce a spettro completo nel trattamento del disturbo affettivo stagionale.
Fonte: Pubmed
Titolo dell’articolo: Effects of blue light on the circadian system and eye physiology
Traduzione in italiano e riassunto di Andrea Astarita