Iluminação artificial : efeito do fotoperíodo e do espectro de cor sobre os ritmos biológicos e metabolismo

Abstract

Objetivo: Avaliar a influencia da iluminação artificial nos ritmos biológicos e metabolismo por meio de dois experimentos em ratos Wistar. O primeiro avalia mudanças de fotoperíodo que mimetizem a sazonalidade; o segundo, a qualidade da iluminação artificial (espectro de cor) no ciclo claro/escuro (LD). Métodos: Experimento1 - Três grupos de animais: Controle (CL; n=6, ciclo LD de 12/12); grupo que inicia com fotoperíodo longo (LP/SP; n=7; LD 16.5:7.5); grupo que inicia com fotoperíodo curto (SP/LP; n=7; LD 7.5:16.5). Os grupos experimentais passaram por 18 dias no fotoperíodo inicial, 17 dias de redução ou aumento gradual do fotoperíodo, 18 dias no fotoperíodo inverso ao que iniciou. Experimento 2 - 36 animais foram mantidos 108 dias em ciclo LD 16:8h, divididos em 2 grupos: Standard Light (SL; n=18), mantidos sob iluminação com espectro de cor padrão (LED, 4000K); e Circadian Light (CL; n=18) com alterações de espectro de cor ao longo do dia (LED, 2700-6500K). Em ambos os estudos, níveis de atividade e temperatura, além de melatonina e corticosterona sérica, foram mensurados. No Experimento 2, além das pesagens semanais, após eutanásia a gordura visceral foi medida. Os parâmetros circadianos foram obtidos por meio da análise de séries temporais. Na análise estatística foram usados os testes paramétricos ou não paramétricos, de acordo com a normalidade dos dados. Resultados: A quantidade de atividade noturna, além dos níveis de corticosterona foram menores no grupo SP/LP (p<0.05). Portanto, os animais demonstraram pior adaptação dos ritmos à transição do fotoperíodo de dia curto para longo (SP/LP). A qualidade de iluminação também influenciou o comportamento animal. O grupo CL apresentou melhores parâmetros rítmicos que o grupo SL, por exemplo, menor intracyclevariability, maior amplitude e quantidade de atividade (p<0.05). Apesar de o peso corporal ter sido similar, o grupo SL apresentou maior quantidade de gordura visceral (p<0.05). Parâmetros rítmicos de atividade correlacionaram com a concentração de melatonina somente no grupo CL, enquanto que parâmetros rítmicos correlacionaram com a concentração de corticosterona principalmente no grupo SL. Conclusões: Nosso estudo reforça a relevância da iluminação como um fator importante na regulação do comportamento e metabolismo, sugerindo que o a iluminação artificial comumente utilizada, sem variação de espectro de cor, é um forte fator facilitador do processo de cronodisrupção e aumento de gordura visceral. Ainda, o sistema de iluminação utilizado frequentemente nos alojamentos experimentais podem ser subótimas para simular o ambiente natural.

Objective:To evaluate the influence of artificial illumination on biological rhythms and metabolism by two experiments whit Wistar rats. The first one evaluated changes in photoperiod that mimetics seasonality; the second one, the quality of artificial light (color spectrum) on light/dark cycle (LD). Methods: Experiment 1 – Three animal groups: Control (CL; n=6, LD cycle 12/12); group that started with long photoperiod (LP/SP; n = 7; LD 16.5:7.5); group that started with short photoperiod (SP/LP; n=7; LD 7.5:16.5). Experimental groups passed for 18 day in a start photoperiod, 17 days of gradual increase or decrease of photoperiod, 18 days on inverse photoperiod to what start.Experiment 2 – 36 animals were kept for 108 days in a LD cycle of 16:8h, divided in 2 groups: Standard Light (SL; n=18), kept under illumination with standard color spectrum (LED, 4000K); and Circadian Light (CL; n=18) with changes of color spectrum during the day (LED, 2700-6500K). In both studies, activity and temperature levels, as well as serum melatonin and corticosterone, were measured. On Experiment 2, in addition to weekly weighing, after euthanasia the visceral fat was measures. The circadian parameters were obtained by temporal series analyses. In statistical analyses were used parametric or non-parametric tests, according the normality of data. Results:Amount of activity on dark, besides corticosterone levels were lower on SL/LP group (p<0.05). So, animals showed low rhythms adaptation to photoperiod transitions from short to long light (SL/LP). The quality of illumination also influenced in animal behavior. The CL group presented better rhythmic parameters than SL group, for example, low intracycle variability, high amplitude and quantity of activity (p<0.05). Although body weight was similar, SL group presented higher amount of visceral fat (p<0.05). Rhythmic parameters of activity correlated with the melatonin concentration just in CL group, whereas rhythmic parameters correlated whit corticosterone concentration principally in SL group. Conclusions: Our study reinforces the relevance of illumination as an important factor on metabolic and behavioral regulation, suggesting that artificial illumination commonly used, without color spectrum variation, is a strong facilitating factor on the process of chronodisruption and increase of visceral fat. Thus, the illumination system frequently used in experimental accommodation could be suboptimal for to simulate the natural environment.