La luz artificial por la noche ha transformado la vida de los seres humanos, permitiendo una amplia gama de actividades nocturnas. Sin embargo, asociado a esta importante desarrollo y la cada vez mayor exposición a la luz durante las horas oscuras, puede traer consecuencias negativas para la salud, incluyendo la alteraciones de las regulaciones del sueño/vigilia, el ritmo circadiano, la termorregulación y el patrón de secreción de hormonas como la melatonina y el cortisol. Además, las tecnologías actuales de iluminación basadas en los LEDs, tienen un espectro de emisión rico en longitudes de onda corta de luz azul, haciendo que estos efectos secundarios, como la alteración del sueño y los ritmos circadianos, se vean potenciados.
Una posible alternativa para afrontar este problema podría ser la utilización de diodos emisores de luz orgánicos (OLED), actualmente muy extendidos para su uso en pantallas y dispositivos flexibles, que son capaces de lograr temperaturas de color de hasta los 1773 K, y tienen un contenido espectral de luz blanca policrómatica que contiene menos luz azul. Sin embargo, los estudios que evalúan los efectos de OLED han sido escasos para comprender completamente su impacto en la fisiología humana.
Un nuevo estudio publicado recientemente en Scientific Reports, y realizado por investigadores de la Universidad de Tsukuba, examina los efectos de la exposición a la luz con composición espectral variable en el metabolismo energético y el sueño utilizando luces OLED y LED policromáticas.
Los resultados muestran que aunque no se observó ningún efecto en la arquitectura del sueño, el gasto de energía y la temperatura corporal central durante el sueño disminuyeron significativamente después de la exposición a OLED. Además, la oxidación de la grasa durante el sueño fue significativamente menor después de la exposición al LED en comparación con el OLED.
Estudio experimental
Para evaluar las diferencias entre el impacto de la exposición al LED y al OLED por noche en términos de cambios en metabolismo energéticos durante el sueño, los investigadores expusieron a 10 participantes masculinos a luz LED, OLED o tenue durante 4 horas antes de dormir en una cámara metabólica. Posteriormente midieron el gasto de energía, la temperatura corporal central, la oxidación de la grasa y la 6-sulfatoximelatonina, que es una medida de los niveles de melatonina, durante el sueño. Los participantes no habían viajado recientemente ni participado en el trabajo por turnos.
Los resultados muestran como la exposición nocturna a la luz policromática alteró el metabolismo energético y la temperatura corporal central durante el sueño, mientras que mostró poco efecto en la arquitectura del sueño, lo que sugiere que la influencia de la luz en el metabolismo energético y la termorregulación observada en el presente estudio posiblemente se vea afectada por sistemas reguladores no relacionados con los del sueño. El efecto sobre el metabolismo continuó hasta después de despertar la mañana siguiente.
“Los resultados confirmaron parte de nuestra hipótesis. Aunque no se observó ningún efecto en la arquitectura del sueño, el gasto de energía y la temperatura corporal central durante el sueño disminuyeron significativamente después de la exposición a OLED. Además, la oxidación de la grasa durante el sueño fue significativamente menor después de la exposición al LED en comparación con el OLED”, explica el autor principal del estudio, el profesor Kumpei Tokuyama.
Implicaciones en el metabolismo energético y la termorregulación
Se sabe que la temperatura corporal central disminuye antes y durante el sueño, lo que refleja la supresión de la producción de calor y la mejora de la pérdida de calor de las regiones distales del cuerpo. La disipación de calor desde el núcleo hasta la periferia se describe como DPG, y su aumento está asociado con la propensión al sueño. En el presente estudio, a pesar de la disminución significativa de la temperatura corporal central durante el sueño en OLED en comparación con la luz tenue, la DPG y las temperaturas proximales/distales no difirieron significativamente entre las dos condiciones.
Esto está en línea con un estudio anterior que informaba de la inconsistencia en la producción de calor y la disipación de calor después de la exposición nocturna a luz azul, verde y tenue monocromática. Por lo tanto, la disipación de calor por sí sola es insuficiente para explicar la caída de la temperatura corporal central durante el sueño exhibida en el presente estudio en la condición OLED.
La producción de calor en forma de gasto de energía también fue significativamente menor en OLED en comparación con la luz tenue. Esta atenuación en el gasto de energía, así como la temperatura corporal central, pueden ser el resultado del efecto Q10 (Q10 es una medida del cambio en un proceso biológico debido a un cambio en la temperatura), que reduce el metabolismo al disminuir la temperatura corporal. Debido a que el análisis de regresión en el presente estudio mostró un cambio del 10,4% en el metabolismo energético debido a un aumento de 1ºC, la disminución en el gasto de energía en OLED puede explicarse por el efecto Q10. Sin embargo, la temperatura corporal también varía con la energía gastada en forma de producción de calor alimentada por proteínas, grasas e hidratos de carbono. Por lo tanto, la cantidad de macronutrientes oxidados, que en última instancia contribuyen a la termorregulación, aún está por determinar. Se necesitan más estudios para entender la relación causal entre el gasto energético y la termorregulación resultante de la exposición a la luz.
Finalmente, la capacidad de seleccionar combustible en respuesta a alteraciones en los estados nutricionales y fisiológicos se conoce como flexibilidad metabólica y a menudo se mide como el cambio en el RQ del metabolismo energético de todo el cuerpo. Durante el estado de ayuno, como durante el sueño, el metabolismo energético depende de la oxidación de la grasa para mantener un RQ bajo. La incapacidad de cambiar a la oxidación de la grasa durante el sueño se asocia con un mayor riesgo de obesidad. En el presente estudio, la exposición nocturna a la luz LED resultó en un RQ significativamente más alto en comparación con la exposición a la luz OLED, y una disminución significativa en la oxidación de la grasa durante el sueño. La diferencia en el RQ durante el sueño sugiere que la exposición a diferentes espectros de luz por la noche afecta la oxidación del sustrato, proporcionando un vínculo plausible entre la exposición a la luz por la noche y el aumento de peso.
Conclusión
Este trabajo es uno de los primeros estudios en mostrar que la exposición a la luz nocturna afecta el metabolismo mediante la utilización selectiva de sustratos durante el sueño y la mañana siguiente después de despertar. Los resultados metabólicos observados en las condiciones LED y OLED parecen indicar cómo las diferencias en la composición espectral afectan de forma negativa al metabolismo energético al aumentar el RQ y disminuir la oxidación de la grasa durante el sueño y después de despertar.
Debido a que la composición espectral y el lux melanópico entre el LED y el OLED no difirieron mucho, es importante tener en cuenta que las características de la luz, aparte de la longitud de onda, como el deslumbramiento, la luminancia y la frecuencia de fluctuación, pueden desempeñar un papel adicional en la fisiología humana. Sin embargo, estos hallazgos sugieren que el OLED puede ser una fuente alternativa viable de luz por la noche.
Puede consultar los resultados del estudio en el siguiente enlace:
https://www.nature.com/articles/s41598-021-91828-6
Fuente de imagen: Universidad de Tsukuba
