O ŠIŠINCE, SVĚTLE, SEROTONINU A DEPRESI ABOUT PINEAL GLAND, LIGHT, SEROTONIN, AND DEPRESSION ANNA STRUNECKÁ1, JIŘÍ PATOČKA2 1
Katedra fyziologie živočichů a vývojové biologie, Přírodovědecká fakulta, UK v Praze
2
Katedra toxikologie, Fakulta vojenského zdravotnictví Univerzity obrany, Hradec Králové a Katedra radiologie a toxikologie Zdravotně sociální fakulty Jihočeské univerzity, České Budějovice
SOUHRN Šišinka je u člověka aktivní endokrinní žlázou po celý život. V historii byla spojována s úvahami o lidské mysli a jejích poruchách. Moderní výzkumy z posledních let ukazují, že šišinka ovlivňuje nejenom biologické rytmy, ale i celou řadu fyziologických funkcí. Implikace jejího vlivu na mozek a chování jsou diskutovány v kontextu kritického přehledu historické i současné literatury. Klíčová slova: šišinka, deprese, světlo, serotonin
SUMMARY The pineal body in man is an active endocrine gland throughout life. Historically the gland has been associated with speculation on the nature of mind and its disorders. Modern research is now demonstrating pineal is an endocrine gland affecting not only biological rhytms but also many physiological functions. The implications of its role for the brain and behaviour are discussed in the context of a critical review of historical and current literature. Key words: pineal gland, depression, light, serotonin
Strunecká A, Patočka J. O šišince, světle, serotoninu a depresi. Psychiatrie 2005; 9(2):113–118
Úvod Nedostatek serotoninu na synapsích serotoninergních nervů je považován za jednu z patofyziologických poruch u pacientů s depresí (Höschl, 1998). Úspěchy v terapii a současně potvrzení této hypotézy přinášejí především antidepresivní léky III. i IV. generace, které zabraňují zpětnému vychytávání serotoninu a mají tak schopnost prodloužit působení serotoninu v mozku. S cílem stimulovat zvýšení syntézy serotoninu se v poslední době pacientům doporučuje fototerapie, obzvláště v zimě, kdy je zkrácená doba slunečního světla. Fototerapie depresivních pacientů byla velmi rychle přijata a praktikována na desítkách klinických pracovišť (Wirz-Justice a Graw, 2000; Sher et al., 2001; Philips, 2003). Současná věda však neposkytuje vysvětlení molekulárně-biologického mechanizmu účinnosti terapie světlem u deprese. V posledních 30 letech biologie nashromáždila poznatky o úloze světla v regulaci cirkadiánních rytmů prostřednictvím šišinky (Illnerová, 1991; 1994). Oba hlavní hormony šišinky – melatonin a serotonin jsou v posledních dekádách v centru pozornosti desítek badatelů i farmaceutických firem, protože mají dalekosáhlé účinky na stav celého organizmu (Guardiola-Lemaitre, 1997; Karasek a Pawlikowski, 1999). Jejich produkce je regulována prvořadě světlem (Ebadi at al.,1993; Meissl, 1997). V šišince je mnohonásobně vyšší koncentrace serotoninu než v jiných oblastech mozku nebo v jiných orgánech (Ebadi et al., 1993). Abnormální funkce šišinky byla dávána do souvislosti např. se schizofrenií (Sandyk a Kay, 1990; Rajarethinam et al., 1995). Zcela nedávno bylo zjištěno, že porucha šišinky spojená s nedostatečnou tvorbou melatoninu je spojena s autizmem (Tordjman et al., 2005). Nejnovější poznatky vědy přinášejí nezvratné a mnohočetné důkazy o tom, že funkční význam šišinky je značný, i když naše znalosti nejsou úplné. Do mozaiky představ současné vědy přispělo nesmírné množství pozorování moderních laboratoří. O tom, jak sledovaná je to otázka, svědčí fakt, že pro heslo pineal gland je možno v databázi MEDLINE nalézt v současné době téměř 11 tisíc referencí. V našem článku nabízíme úvahy o možných souvislostech vlivu světla na hormonální produkci šišinky a o jejím vlivu na mozek a poruchy nálady v kontextu kritického přehledu historické i současné literatury.
Šišinka a vnímání světla Lidská šišinka je tělísko o rozměrech 8–10 mm na délku a 6–7 mm na šířku, tvořené lalůčky vzniklými z pinealocytů a gliových buněk. Podle tvaru podobného malé borovicové šišce ji řečtí anatomové pojmenovali corpus pineale (anglicky pineal gland, německy Zilberdrűse). U většiny obratlovců leží na povrchu mozku, u člověka je překryta hemisférami mozku a nachází se na stropě 3. mozkové komory, kde je součástí epitalamu a je také nazývána jako epifýza (epiphysis cerebri). Maličká šišinka má spojení jak s periferním, tak s centrálním nervovým
systémem a je stopkou připojena v místě, kde mozkové cévy a artérie vytvářejí rozvětvenou síť kapilár, tzv. choroidní plexus. V embryonálním vývoji se šišinka vyvíjí z nervové tkáně mezimozku, ze které vzniká i sítnice v oku a zrakové nervy. U primitivních obratlovců má také strukturu podobnou sítnici a u mnoha druhů (např. u kruhoústých, u některých žab a ještěrek) funguje jako fotosenzorický orgán – tzv. temenní oko (Concha a Wilson, 2001). Učebnicově známým příkladem vývojově nejvýše postaveného obratlovce s funkčním temenním okem je novozélandská ještěrka haterie (Sphenodon punctatus), která žije nočním životem a dožívá se údajně velmi vysokého věku (kolem 100 let) (Tosini et al., 2001). Švédský anatom Niels Holmgren nalezl r. 1918 v šišince žab fotosenzitivní buňky podobné čípkům v sítnici (LeBaron, 1972). V šišince poikilotermních obratlovců byly pomocí imunocytochemických metod prokázány stejné molekuly, jaké zprostředkují příjem světelných signálů v sítnici oka, jako jsou například opsin, vitamin A, transducin a arestin. Na membránách pinealocytů byly rovněž naměřené elektrofyziologické změny podobné změnám v buňkách sítnice (Meissl, 1997). Specifickými fotopigmenty v šišince kuřete jsou pinopsin a melanopsin (Holthues et al., 2005). Pinopsin zprostředkovává inhibiční vliv světla na syntézu melatoninu, zatímco melanopsin reguluje posun cirkadiánních hodin. Avšak lidská šišinka nepřijímá podle fyziologických měření světelné signály přímo. Informace o světle a tmě je přijata a zpracována v oku, převáděná zrakovými nervy a posléze přichází i do suprachiazmatických jader hypotalamu, uložených po obou stranách třetí komory mozkové poblíž křížení optických nervů. Informace ze suprachiazmatických jader přichází sympatickými nervy v podobě sérií akčních potenciálů do šišinky, kde výsledný výlev neurohormonů reguluje prostřednictvím receptorů v membránách pinealocytů syntézu hormonů šišinky. Lidská šišinka je považována za transduktor fotoperiodické informace, protože převádí informace o světle z vnitřních biologických hodin (suprachiazmatických jader), do hormonálních oscilací (Illnerová, 1991; 1994; Jáč et al., 2000). U obratlovců tedy slouží šišinka především k adaptaci organizmu na denní a noční světelnou periodicitu (Berger 2004).
Hormonální produkce šišinky Novodobá medicína šišinku dlouho považovala za endokrinní žlázu s nejistou funkcí. Dokonce ještě učebnice lékařské fyziologie z 90. let 20. století poskytují o šišince pouze skoupé informace v několika málo větách (Silbernagel a Despopoulos, 1993; Pocock a Richards, 1999). Když v r. 1898 popsal německý pediatr Otto Heubner předčasnou pubertu u chlapce s pineálním nádorem (LeBaron, 1972), nebylo pro možnou endokrinní funkci šišinky žádné vysvětlení. Teprve v r. 1958 Aaron B. Lerner izoloval z hovězích šišinek melatonin – látku, která vyvolávala zesvětlení žabí kůže. Avšak ani v této době se ještě nic nevědělo o endokrinní funkci šišinky u obratlovců (Illnerová, 1996). Experimenty s různými živočichy a pozorování u člověka v dalších letech prokázaly, že šišinka ovlivňuje prostřednictvím vylučovaných hormonů nesmírné
množství fyziologických funkcí a pochodů v organizmu. Šišinka synchronizuje cirkadiánní (denní) rytmy prostřednictvím sekrece hormonu melatoninu, který vzniká ze serotoninu za tmy, zatímco ve dne (za světla) se tvoří serotonin (obr. 1). Kromě melatoninu a serotoninu bylo v šišince nalezeno mnoho dalších neurotransmiterů a biologicky aktivních látek, jako např. dopamin, noradrenalin, kyselina glutamová, kyselina γ-aminomáselná, různé neuropeptidy i alkaloidy. Mnoho experimentů demonstruje, že aktivita šišinky je regulována prvořadě světlem. Světlo inhibuje syntézu melatoninu, noradrenalinu a acetylcholinu, zatímco syntézu serotoninu, kortisolu, dopaminu, kyseliny γ-aminomáselné a některých neuropeptidů stimuluje (Ebadi et al., 1993). Takto indukované změny potom mohou vyvolat změny nálady, spánek a bdělost, modulovat činnost imunitního systému, ovlivňovat sexuální aktivitu a mnohé další děje. Vysokou koncentraci melatoninu a serotoninu v cerebrospinálním moku v prostoru III. mozkové komory, vysvětluje objevení tubulárního útvaru (pineální reces), který je evaginací stěny III. komory do šišinky. Pineální reces, kterým procházejí i myelinizovaná vlákna o dvojím průřezu (tenká a silnější), byl prokázán na elektronmikroskopických snímcích řezů šišinky (Tricoire, 2002).
Obrázek 1: Biosyntéza melatoninu ze serotoninu je dvoustupňová V prvém stupni se serotonin acetyluje účinkem serotonin-N-acetyltransferázy za vzniku N-acetylserotoninu, který se ve druhém stupni metyluje účinkem hydroxyindol-O-metyltransferázy a vzniká melatonin. Syntéza a sekrece melatoninu je řízena světlem.
Serotonin a deprese Důkazy potvrzující serotoninovou hypotézu deprese jsou založeny především na klinických pozorováních prominentních antidepresivních účinků specifických blokátorů zpětného příjmu serotoninu do synaptických zakončení (SSRI). Serotoninová hypotéza je rovněž konzistentní s depresogenním účinkem tryptofanové karence, s facilitačním působením serotoninu na spánek a pozorováním dalších účinků serotoninu na cirkadiánní rytmy (Höschl, 1998; Stastny et al., 2003). Naděje pro získání přímých důkazů potvrzení serotoninergní hypotézy deprese je vkládána do moderních vyšetřovacích metod, jako je PET (pozitronová emisní tomografie) a SPECT (jednofotonová emisní tomografie), které umožňují monitorování průtoku krve
jednotlivými strukturami. Na základě pozorování mozku těmito technikami se v souvislosti s depresí uvažuje o funkčním propojení některých mozkových struktur (hypotalamus, přední talamus, prefrontální kortex, hipokampus, amygdala a cingulum), kde byly pozorovány změny v prokrvení (Grof, 1997). PET může mapovat rozložení neurotransmiterů v piko- nebo nano-molárních koncentracích, a proto se očekává, že by se pomocí této metody mohly vizualizovat, sledovat a vyhodnocovat změny na synapsích serotoninergních nervů v mozku živých osob. Studie s použitím ligandů pro serotoninové receptory zatím nepřinášejí konzistentní výsledky o rozdílech mezi zdravými osobami a pacienty, avšak ukazují, že SSRI zvyšují vazbu ligandu na serotoninový receptor (Dhaenen, 2001). Zatímco PET byla velmi úspěšná např. při odhalování patofyziologických změn u Alzheimerovy a Parkinsonovy nemoci, pro změny v syntéze, transportu a vazbě serotoninu u chorobných poruch nálady zatím důkazy nepřinesla (Gjedde, 2001). Někteří psychiatři také upozorňují na to, že serotoninová hypotéza nevysvětluje uspokojivě, jak může změna v produkci jednoho neurotransmiteru vyvolat tak rozmanitý klinický obraz (Grof, 1997). Jak se může nedostatek serotoninu na synapsi proměnit v chorobný smutek a beznaděj, v depresivní bludy nebo sebevražedné myšlenky? Teoreticky nám možné vysvětlení poskytují poznatky na molekulárně-buněčné a molekulárně-genetické úrovni, kde existuje nesmírná variabilita molekul a reakcí a nabízí se tak možnost, že zpráva, byť v podobě jedné molekuly, může být v buňce překládána do rozmanitých fyziologických či patofyziologických odpovědí (Strunecká a Řípová, 1999). I na úrovni buňky se uplatňují principy konvergence a divergence, známé z fungování celého mozku. Možný podíl šišinky a její hormonální produkce při vzniku chorobných poruch nálady však není v současné době zvažován. Šišinka a psychedelické drogy Odvážné spekulace o funkci šišinky se objevují ve vztahu k působení psychedelických drog (McClay, 1996). LSD může napodobit serotonin a zdá se, že ovlivňuje také šišinku, což vedlo k hypotézám o jejím možném vztahu k psychickým pochodům. Také melatonin má indolovou strukturu jako LSD. V šišince byly nalezeny deriváty harmanu, které se vyskytují v nápoji zvaném ayahuasca, používaném jako „víno duše“ zejména v jižní Americe. Ayahuasca je nejrozšířenější název pro nápoj připravovaný z liány Banisteria caapi spruce extrakcí vroucí vodou. Patří do skupiny drog, které označujeme jako eidetika, halucinogeny, psychoaktivní látky, psychotropní látky apod. Na omezenou dobu vyvolávají smyslové přeludy, bludy, odosobnění, poruchy myšlení a změny emocionality. Působí euforicky a mění vnímání reality, ale člověk pod vlivem takovéto drogy zůstává v kontaktu s okolím, je místně i časově orientován a může své prožitky hodnotit a sdělovat druhým. Osoby se sklonem k mysticizmu udávají, že pod vlivem této drogy získávají „nové pohledy na svět“, že jsou schopni vidět přes jinak neprůhledné překážky, „pronikají do mystéria kosmu“ a mohou vcházet ve styk s dušemi zemřelých a duchy přírody (Liška, 2004). Hlavními obsahovými látkami jsou tzv. beta-karboliny, deriváty harmanu: zejména harmin, harmalin a některé další, např. deriváty tryptaminu. Obsahové látky nápoje ayahuasca patří do stejné skupiny drog jako LSD, meskalin či psilocin a psilocybin, ale mechanizmy jejich
biologického účinku jsou rozdílné. Pro harmin a harmalin je charakteristické, že působí jako inhibitory enzymu monoaminoxidázy, zejména typu A (MAO-A) (McKenna et al., 1984), podobně jako celá řada látek používaných v moderní medicíně jako antidepresiva – z těch nejnovějších např. moclobemid (Andreeva et al., 1991) či befloxaton (Curet et al., 1998). Harmin a harmalin také stimulují uvolňování dopaminu, což by řadilo ayahuascu do skupiny látek vhodných pro terapii parkinsonizmu (Schwarz et al., 2003).
Ohlédnutí za dávnými názory o vztahu šišinky a mysli Je
pozoruhodné, že zatímco současná věda nashromáždila poznatky o funkci šišinky teprve
v posledních dekádách 20. století, znali tuto tkáň již antičtí učenci. Její funkce byla námětem pojednání a výkladů mnoha významných osobností od antiky do pozdního středověku (Kappers, 1979; Strunecká, 2004). Reminiscence dávných disputací o šišince souvisí s představami dávných filozofů a lékařů o vztazích mysli, těla a duše. Myšlenka o tom, že funguje v mozku jako „propusť myšlenek“ bývá v učebnicích i v přehledných článcích připisována velkému řeckému lékaři Galénovi. Avšak Galén považoval toto tělísko „připomínající borovicovou šišku“ (corpus pineale) a vyplňující bifurkaci cévy vena cerebri magna (Galeni), ze které vzniká téměř celý choroidní plexus, za pouhou podpěru cévy (May, 1968). Potřeba fungující záklopky v kanále mezi mozkovými komorami vyplývala z obecně přijímané představy o tom, že mozek funguje jako jakási rafinérie pro pneuma (quintessence) – zdroj všech vjemů a pocitů. Řečtí anatomové se domnívali, že pneuma postupuje z hrudi karotidami do mozku, tam je v mozkových dutinách pročištěno, zjemněno a poté je z mozku vedeno dutými nervy do všech orgánů. Podle těchto představ se pneuma dostávalo do mozku IV. komorou, která je propojena se III. komorou úzkým tunelem. Šišinka svojí polohou na stropě III. komory provokovala patrně řecké anatomy k představě, že funguje jako záklopka, propusť, která reguluje průtok pneumatu spojovacím kanálem. Tato „ventrikulární teorie o sídle inteligence v mozkových dutinách“ se udržela až do 17. století (Strunecká, 2004). V návaznosti na vývoj teorií o funkci šišinky je zajímavý spis arabského učence Ibn al- Jazzara z 10. století (Bos, 1995). Také on považoval za zdroj myšlení, porozumění, reflexe, rozlišování a inteligence, psychické pneuma, které v jeho podání vzniká složitými procesy v mozkových komorách. Tento autor napsal: „Vynikající doktoři vědí, že průchod pneuma do čtvrté komory reguluje mozkový fragment v podobě červa, nazývaný anatomy pineal gland. Avšak k otevření průchodu dochází pouze tehdy, když se snažíme vzpomenout na věci zapomenuté nebo na minulost. Pokud není pasáž do IV. komory otevřená, nemůžeme si vzpomenout na nic, a odpovědi na položené otázky nám nepřicházejí na mysl. Z toho důvodu, ve vztahu k otevírání tohoto průchodu, jsou rozdíly mezi lidmi například v rychlosti a pomalosti myšlení. Někteří lidé jsou bystří a rychle si vybavují odpovědi, zatímco u jiných to jde pomalu, dlouho si vzpomínají a odpovídají pomalu.“
Descartovy názory na funkci šišinky Funkcí šišinky se také intenzivně zabýval filozof a matematik, jeden ze zakladartelů moderního vědeckého analytického myšlení, René Descartes (1596–1650). Descartes považoval šišinku za orgán, který má důležitou funkci pro veškeré psychické schopnosti mozku. O tom, že Descarta funkce šišinky mimořádně zajímala, svědčí nejenom krátké pasáže v jeho slavné Rozpravě o metodě (1637) a v Meditacích (1641), ale především korespondence s pařížským přítelem Marinem Mersennem. O šišince se rozsáhle rozepisuje v pěti dopisech z let 1640–41 (převzato z Lokhorst a Kaitaro, 2001). Z této korespondence je zřejmé, že Descartes byl dobře seznámen s tehdejšími znalostmi anatomie mozku. Porovnával dokonce funkční anatomii hypofýzy a šišinky. Vysvětloval, že vzhledem k cévnímu spojení a anatomickému uložení lze šišinku považovat rovněž za žlázu a označil ji za orgán, kde se zpracovávají veškeré smyslové informace, Aristotelův – „sensus communis, což je vlastně mysl a v důsledku toho je šišinka sídlem duše; není totiž možné separovat jedno od druhého. Jinak bychom museli připustit, že duše není bezprostředně spojena s žádnou pevnou částí těla, ale pouze s „psychic spirits“ v mozkových komorách, jež do nich plynule vstupují a je opouštějí jako voda v řece, což by bylo příliš absurdní. Kromě toho je poloha pineální žlázy taková, že můžeme velmi dobře pochopit, jak představy, které přicházejí z obou očí, jsou kombinovány v jednom místě.“ Na konci svých Principů filozofie (1644) pak Descartes napsal: „Je třeba vidět, že lidská duše, ačkoliv vyplňuje celé tělo, přece jen má své zvláštní sídlo v mozku, v němž nejen poznává a obrazně si představuje, ale též pociťuje...“ Jeho odhodlání spojit duši s jedním místem v těle bylo zcela originální a bezprecedentní. Problémy ohledně výkladu o činnosti duše, se kterými se musel racionálně uvažující Descartes potýkat, podrobně analyzuje Vopěnka (2000). V Descartově pojetí byla šišinka místem, kde dochází ke kontaktu těla a duše. Karteziánské představy zahrnovaly „spiritus animales“, jenž mohou ovlivnit šišinku a vyvolat reakce těla. Analýzou karteziánského pohledu na vztahy těla a duše (Descartes, 1649) z pohledu současné psychiatrie se zabývá Albuquerquea et al. (2003). S odstupem několika století můžeme konstatovat, že pod vlivem karteziánsko-newtonovského paradigmatu byly představy o existenci duše z přírodních věd zcela vyřazeny. Biomedicínské vědy přijaly o funkci šišinky na další tři století názor, který vyjádřil Descartův současník Ysbrand van Diemerbroeck (1609–1674). Tento utrechtský profesor anatomie shrnul dřívější rozmanité představy o funkci šišinky se zvláštní pozorností k Descartovým názorům a svůj přehled (Van Diemerbroeck,1672) ukončil takto: „Každý může mít svůj vlastní názor, ale já si myslím, že její funkce je zcela neznámá a obskurní a že o ní nemůže být řečeno nic, kromě nejistých argumentů, a tudíž si myslím, že duchaplné spekulace o této věci jsou sice chvályhodné, ale to neznamená, že je nutné je akceptovat jako svaté evangelium nebo jako články víry.“
Šišinka a světlo jako symbol Carl Gustav Jung (1875–1961) ve svém komentáři k německému překladu starého čínského textu Tchaj-i ťin-chua cung-č’ (Jung a Wilhelm, 1997) uvádí, že účinek zážitků světla „je překvapivý potud, že téměř vždy vyvolává řešení duševních komplikací a tím uvolnění vnitřní osobnosti z chronických emocionálních a myšlenkových problémů, a navozuje tím bytostnou jednotu, pociťovanou obecně jako osvobození“. Jung objasňuje světlo jako „magicky působící symbol..., kterému rozumí nevědomí... Symbol je na jedné straně primitivním projevem nevědomí, na druhé straně je ideou, která odpovídá nejvyššímu tušení vědomí.“ Světlo je symbolickým ekvivalentem vědomí. „Toto světlo sídlí mezi očima,“ píše ve svém komentáři Jung. Podle uvedeného čínského textu vysvětluje taoistický mistr studentovi důvod koncentrace na bod mezi očima takto: „Lao-ć ho nazývá bránou do nebe a země, proto se člověk má koncentrovat na toto místo, aby dosáhl uvědomění jednoty. V tomto centru je perla velikosti rýžového zrnka, jež je centrem mezi nebem (makrokosmos) a zemí v lidském těle (mikrokosmos). Nestačí jenom vědět, kde leží, takovému by neodhalila úžasné esenciální světlo, které je symbolizováno kruhem, jež Konfucius nazval čistá dokonalost. Kniha Proměn ho nazývá nekonečnem, Buddha poznáním a taoisté elixírem nesmrtelnosti nebo duchovním světlem...“ LeBaron (1972) zmiňuje ve své v učebnici endokrinologie tento starý esoterický text jako první historickou zmínku o šišince.
Fototerapie – léčba sezónního afektivního onemocnění a zimní deprese Fototerapie má dávnou historii. Myšlenka o tom, že změny světla souvisejí se změnami nálady, pocházejí již z antiky. Návrhy na terapii světlem nacházíme v díle islámského lékaře Avicenny (980–1037) (Green, 1998). V minulém století se objevily zprávy o úspěšné léčbě světlem u vojáků, kteří trpěli depresemi v severní Skandinávii, a od roku 1980 byla léčba světlem zkoumána na řadě vědeckých pracovišť (biografie viz Philips, 2003; Lewy et al., 1987; Webe et al., 2001). Byl zkoumán vztah k cirkadiánním rytmům a produkci melatoninu (Lewy et al., 1998), serotoninu (Rosenthal et al., 1998), vliv tryptofanové deplece (Stastny et al., 2003) a celá řada dalších ukazatelů. Centrem výzkumu této problematiky je National Institute of Mental Health v Bethesdě (USA). Přehled mnoha prací vysoce přesahuje možnosti rozsahu tohoto článku. Nicméně, současné výzkumy poukazují na více než 80% efektivnost u pacientů se sezónní depresí a na význam fototerapie v prevenci deprese. Philips (2003) doporučuje, že osvětlení světlem o intenzitě 10 000 luxů má trvat 30 min denně, 2500 luxů 1–2 hodiny denně, pokud možno ráno po probuzení.
Biofotony: odvážná hypotéza?
Z fyzikálního hlediska jsou fotony kvanta elektromagnetického pole, jejichž základní vlastností je schopnost interakcí mezi elektrickými náboji elektronů, atomů, molekul i makromolekul (Feynman, 1988). Slovo „biofoton“ se používá k označení permanentní emise fotonů z veškerých živých systémů Popp (2003). V posledních letech někteří autoři prokázali, že emisi biofotonů lze prokazatelně pozorovat z neředěné lidské krve (Voeikov et al., 2003). Emise fotonů a možnost buněčné komunikace prostřednictvím světla byla diskutována některými autory v průběhu minulého století (pro přehled Grass et al., 2004). Podle těchto názorů jsou zdrojem světla v buňkách hlavně metabolické procesy. Uvažuje se zejména o oxidaci NADH v mitochondriích (Albrecht-Buehler, 1992; 2000; Blinova et al., 2004), ale také o schopnosti DNA fungovat jako „laserový systém“, který shromažďuje fotony a emituje je jako koherentní světlo (Popp et al., 1984). Bajpai (2003) vyjádřil názor, že kvantová koherentní distribuce biofotonů je důležitou vlastností biofotonové signalizace v živých organizmech. Autoři z katedry obecné psychiatrie Vídeňské univerzity (Grass et al., 2004) se domnívají, že signál fotonů v CNS může být značně vysoký vzhledem k tomu, že mozek je chráněn od okolního světla bariérou z kostí a spojovacích tkání. Neurony mají aktivní metabolizmus, který vytváří fotony, jsou bezbarvé a mají cytoskeletální struktury vytvářející duté mikrotubuly. Všechny biogenní aminy fungující jako neurotransmitery v regulaci nálady (serotonin, dopamin a noradrenalin) vykazují silnou fluorescenci (Grass et al., 2004). Gostkowski et al. (2004) studovali multifotony vyvolané reakce serotoninu, při kterých vzniká fotoprodukt emitující široce ve viditelné oblasti spektra. Také mnohé halucinogeny, jako např. LSD, psylocybin a harmin vykazují silné fluorescenční vlastnosti. Grass et al. (2004) vyslovili hypotézu, která vyzývá k úvahám o významu biofotonových signálů ve fyziologii CNS. Takový přístup by, podle uvedených autorů, mohl vést k novým pohledům na mechanizmus kognitivních procesů a podstaty vědomí. Mozek by v tomto pojetí mohl fungovat jako „optokybernetický systém“ nebo jako „holografický počítač“. Hypotézu o tom, že individuální lidský mozek může fungovat podle holografických principů, rozpracoval ve svých pracích neurofyziolog Karl Pribram (Pribram, 1974; 1991). Vědci hledají nové metodické přístupy, které by byly adekvátní k testování této odvážné hypotézy (Baruchi a Ben-Jacob, 2004). Cohen a Popp (2003) měřili emisi biofotonů u 200 osob. Uvádějí korelaci získaných výsledků s biologickými rytmy a domnívají se, že emise fotonů se stane novou neinvazivní diagnostickou metodou.
Závěr Úloha šišinky v regulaci cirkadiánních rytmů byla v posledních dekádách dostatečně prokázána. Úvahy o tom, zda má šišinka funkční význam v regulaci nálady a stavů lidské mysli, však zůstávají stále spekulativní. Není vyloučené, že další studium podílu šišinky na mezibuněčné komunikaci prostřednictvím biofotonů a nevizuálních fotoreceptorů v mozku (Brainard et al. 2001; Vigh et al., 2002) přinese nové pohledy na úlohu šišinky. Lze očekávat, že hlubší
pochopení významu šišinky pro člověka je otázkou nedaleké budoucnosti.
prof. RNDr. Anna Strunecká, DrSc. Katedra fyziologie a vývojové biologie Přírodovědecká fakulta UK v Praze Viničná 7, 128 00 Praha 2 e-mail:
[email protected]
LITERATURA Albrecht-Buehler G. Rudimentary form of cellular vision. Proc Natl Acad Sci USA 1992; 69:8288–8292. Albrecht-Buehler G.Reversible excitation light-induced enhancement of fluorescence of live mammalian mitochondria. FASEB J 2000; 14:1864–1866. Albuquerquea J, Deshauera D, Grof P. Descartes’ „ Passions of the soul“ – seeds of psychiatry? Journal of Affective Disorders 2003 76:285–291. Andreeva NI, Golovina SM, Faermark MF, Shvarts GI, Mashkovskii MD. The comparative influence of pyrazidol, inkazan and other antidepressant monoamine oxidase inhibitors on the pressor effect of tyramine (Article in Russian). Farmakol Toksikol 1991; 54:38–40. Bajpai RP. Quantum coherence of biophotons and living systems. Indian J Exp Biol 2003; 41:514–527. Baruchi I, Ben-Jacob E. Functional holography of recorded neuronal networks activity. Neuroinformatics 2004; 2:333–352. Berger J. Regulation of circadian rhytms. J Appl Biomed 2004; 2:131–140. Blinova K, Combs C, Kellman P, Balaban RS. Fluctuation analysis of mitochondrial NADH fluorescence signals in confocal and two-photon microscopy images of living cardiac myocytes. J Microsc 2004; 213:70–75. Bos G. Ibn al-Jazzar on Forgetfulness and Its Treatment: Critical Edition of the Arabic Text and the Hebrew Translations with Commentary and Translation into English. The Royal Asiatic Society of Great Britain and Ireland, London 1995. Brainard GC, Hanifin JP, Greeson JM, Byrne B, Glickman G, Gerner E, Rollag MD. Action spectrum for melatonin regulation in humans: evidence for a novel circadian photoreceptor. J Neurosci 2001; 21:6405–6412. Cohen S, Popp FA. Biophoton emission of human body. Indian J Exp Biol
2003; 41:440–445. Concha ML, Wilson SW. Asymmetry in the epithalamus of vertebrates. J Anat 2001; 199: 63–84. Curet O, Damoiseau-Ovens G, Sauvage C, Sontag N, Avenet P, Depoortere H, Caille D, Bergis O, Scatton B. Preclinical profile of befloxatone, a new reversible MAO-A inhibitor. J Affect Disord 1998; 51:287–303. Descartes R. (1637) La dioptrique. In: Discours de la méthode, Leiden, Ian Maire. In: Adam C, Tannery P (eds). Oeuvres de Descartes (13 vols.), Vrin. vol. VI, Paris 1964–74. Descartes R. (1649) Les passions de l’âme, Amsterdam, Lodewijk Elsevier, and Paris, Henry le Gras. In: Adam C, Tannery P (eds.) Oeuvres de Descartes (13 vols.), Paris 1964–74. Descartes R. Princípy filozofie. Přeložil J. Španár. Pravda, Bratislava 1987. Dhaenen H. Imaging the serotonergic system in depression. Eur Arch Psychiatry Clin Neurosci 2001; 251: Suppl 2, 76–80. Ebadi M, Samejima M, Pfeiffer RF. Pineal gland in synchronizing and refining physiological events. News Physiol Sci 1993; 8:28–33. Feynman RP. QED – the strange theory of light and matter. University Press, Princton 1988. Gjedde A. Receptor mapping in living human beings by means of positron emission tomography. Ugeskr Laeger 2001; 163:5199–5205. Gostkowski ML, Allen R, Plenert ML, Okerberg E, Gordon MJ, Shear JB. Multiphoton-excited serotonin photochemistry. Biophys J 2004; 86(5):3223–3229. Grass F, Klima H, Kasper S. Biophotons, microtubules and CNS, is our brain a “holographic computer”? Med Hypotheses 2004; 62:169–172. Green CD. Classics in the History of Psychology. York University, Toronto 1998. Grof P. Proč propadáme depresím? Vesmír 1997; 76:665–669. Guardiola-Lemaitre B. Toxicology of melatonin. J Biol Rhythms 1997; 12:707–708. Holthues H, Engel L, Spessert R, Vollrath L. Circadian gene expression patterns of melanopsin and pinopsin in the chick pineal gland. Biochem Biophys Res Commu 2005; 326:160–165. Höschl C. Teorie deprese. Psychiatrie 1998; 2(2):78–84. Illnerová H. Blížíme se poznání podstaty biologických hodin? Vesmír 1994; 73:425–427.
Illnerová H. Mammalian circadian clock and its resetting. News Physiol Sci 1991; 6:129–134. Illnerová H.: Melatonin a jeho působení. Vesmír 1996; 75(5):266–269. Jáč M, Kiss A, Sumová A, Illnerová H, Ježová D. Daily profiles of arginine vasopressin RN in the suprachiasmatic, supraoptic and paraventricular nuclei of the rat hypothalamus under various photoperiods. Brain Res 2000; 887:472–476. Jung CG, Wilhelm R. Tajemství zlatého květu. Vyšehrad, Praha 1997. Kappers JA. Short history of pineal discovery and research. Prog Brain Res 1979; 52:3–22. Karasek M, Pawlikowski M. Pineal gland, melatonin and cancer. NEL Review. Neuroendocrinol Lett 1999; 20:139–144. LeBaron R. Hormones, a Delicate Balance. New York, Regasus 1972. Lewy AJ, Sack RL, Miller LS, Hoban TM. Antidepressant and circadian phase-shifting effects of light. Science 1987; 235(4786):352–354. Lewy AJ, Bauer VK, Cutler NL, Sack RL. Melatonin treatment of winter depression: a pilot study. Psychiatry Res. 1998; 77(1):57–61. Liška J. Zkusil jsem liánu smrti. Geografický magazín Koktejl 2004; 13:47–56. Lokhorst GJC, Kaitaro TT. The originality of Descartes’ theory about the pineal gland. J History Neurosci 2001; 10:6–18. May MT. Galen: On the usefulness of the parts of the body I.-II., Cornell University Press Ithaca 1968; 1:419–420. McClay R. The pineal gland, LSD and http://serendipity.nofadz.com/mcclay/pineal.html
serotonin.
1996.
McKenna DJ, Towers GH, Abbott F. Monoamine oxidase inhibitors in South American hallucinogenic plants: tryptamine and beta-carboline constituents of ayahuasca. J Ethnopharmacol 1984; 10:195–223. Meissl H. Photic regulation of pineal function. Analogies between retinal and pineal photoreception. Biol Cell 1997;˝89:549–554. Philips. Fototerapie. Philips Brigit www.brightlightphilips.de/noflash.asp
Light
Energy
2003.
Příručka.
Pocock G, Richards CD. Human Physiology. The Basis of Medicine. Great Britain, Oxford University Press, 1999. Popp FA.Properties of biophotons and their theoretical implications. Indian J Exp Biol 2003; 41:391–402. Popp FA, Nagl W, Li KH, Scholz W, Weingartner O, Wolf R. Biophoton emission. New evidence for coherence and DNA as source. Cell Biophys
1984; 6:33–52. Pribram KH, Nuwer M, Baron R. The holographic hypothesis of memory structure in brain function and perception. In: Atkinson RC, Krantz KH, Luce RC, Suppes P (eds). Contemporary Developments in Mathematical Psychology San Francisco 1974; 416–467. Pribram K. Mozek a mysl. Holonomní pohled na svět (výběr prací). Gallery, Praha, 1999. Rajarethinam R, Gupta S, Andreasen NC. Volume of the pineal gland in schizophrenia; an MRI study. Schizophr Res 1995; 14:253–255. Rosenthal NE, Mazzanti CM, Barnett RL, Hardin TA, Turner EH, Lam GK, Ozaki N, Goldman D. Role of serotonin transporter promoter repeat length polymorphizm in seasonality and seasonal affective disorder. Mol Psychiatry 1998; 3(2):175–7. Sandyk R, Kay SR. Pineal melatonin in schizophrenia: a review and hypothesis. Schizophr Bull 1990; 16:653–662. Sher L, Matthews JR, Turner EH., Postolache T, Katz KS, Rosenthal NE. Early response to light therapy partially predicts long-term antidepressant effects in patients with seasonal affective disorder. J Psychiatry Neurosci 2001; 26:336–342. Schwarz MJ, Houghton PJ, Rose S, Jenner P, Lees AD. Activities of extract and constituents of Banisteriopsis caapi relevant to parkinsonizm. Pharmacol Biochem Behav 2003; 75:627–633. Silbernagl S, Despopoulos A. Atlas fyziologie člověka. Grada Avicenum, Praha 1993. Stastny J, Konstantinidis A, Schwarz MJ, Rosenthal NE, Vitouch O, Kasper S, Neumeister A. Effects of tryptophan depletion and catecholamine depletion on immune parameters in patients with seasonal affective disorder in remission with light therapy. Biol Psychiatry 2003; 53(4):332–337. Strunecká A. Vývoj názorů na funkci šišinky. Čs. Fyziologie 2004; 53:30–35. Strunecká A, Řípová D. What can the investigation of phosphoinositide signaling system in platelets of schizophrenic patients tell us? Prostag Leucotr Ess 1999; 61:1–5. Tordjman S, Anderson GM, Pichard N, Charbuy H, Touitou Y. Nocturnal excretion of 6 sulphatoxymelatonin in children and adolescents with autistic disorder. Biol Psychiatry 2005; 57:134–138. Tosini G, Bertolucci C, Foà A. The circadian system of reptiles: a multioscillatory and multiphotoreceptive system. Physiol Behav 2001; 4:461–471. Tricoire H, Locatelli A, Chemineau P, Malpaux B. Melatonin enters the
cerebrospinal fluid through the pineal recess. Endocrinology 2002; 143:84–90. Van Diemerbroeck Y. Anatome corporis humani. Meinard van Dreunen, Utrecht 1672. Vigh B, Manzano MJ, Zadori A, Frank CL, Lukats A, Rohlich P, Szel A, David C. Nonvisual photoreceptors of the deep brain, pineal organs and retina. Histol Histopathol 2002; 17: 555–590. Voeikov VL, Asfaramov R, Bouravleva EV, Novikov CN, Vilenskaya ND. Biophoton research in blood reveals its holistic properties. Indian J Exp Biol 2003; 41:473–482. Vopěnka P. Úhelný kámen evropské vzdělanosti a moci. Práh, Praha 2000. Wehr TA, Duncan WC Jr, Sher L, Aeschbach D, Schwartz PJ, Turner EH, Postolache TT, Rosenthal NE. A circadian signal of change of season in patients with seasonal affective disorder. Arch Gen Psychiatry 2001; 58(12):1108–1114. Wirz-Justice A, Graw P. Phototherapy Ther Umsch 2000; 57:71–75.
