A luz é o sinal de tempo mais importante para sincronizar o relógio biológico interno dos mamíferos com o ciclo de 24 horas claro/escuro ambiental. O núcleo supraquiasmático localizado no hipotálamo atua como um marcapasso mestre, integrando informações claras/escuras recebidas da retina com ritmos gerados endogenamente em sinais neurais e humorais, que por sua vez podem sincronizar relógios periféricos em órgãos como fígado, músculo esquelético e pâncreas.

Dessa forma, o corpo pode antecipar as diferentes demandas metabólicas associadas a um determinado intervalo de tempo dentro do ciclo claro/escuro, como alimentação e jejum, atividade física e descanso. A otimização das condições de luz interna para imitar mais de perto o ciclo claro/escuro natural provavelmente garantirá a regulação adequada dos ritmos comportamentais, incluindo os ciclos de sono/vigília e alimentação, e ajudará a manter a saúde metabólica.

No entanto, em nossa sociedade moderna, a luz artificial está disponível 24 horas por dia e a maioria das pessoas está exposta à luz elétrica e às telas emissoras de luz durante o período escuro do ciclo luz natural/escuro. Em humanos, os efeitos prejudiciais da luz noturna (LN) incluem níveis agudamente elevados de glicose e insulina pós-prandial e peptídeo-1 semelhante ao glucagon após o café da manhã após a exposição noturna à luz.

Além da LN, a sociedade moderna também se depara com a falta de tempo suficiente sob condições de luz intensa durante o dia e, de fato, a maior parte do tempo é gasto em ambientes fechados sob iluminação artificial (sob níveis de luz muito mais baixos em comparação com a luz natural). A exposição à luz intensa antes e durante o café da manhã aumentou os níveis de glicose pós-prandial e triacilglicerol (TG) em pacientes com diabetes mellitus tipo 2, enquanto apenas aumentou os níveis de TG em homens jovens saudáveis.

Alguns estudos investigaram protocolos experimentais de exposição à luz de 24 horas e sugeriram que a luz brilhante pode influenciar o metabolismo da glicose em voluntários jovens saudáveis ​​em diferentes momentos do dia em comparação com a luz fraca. No entanto, ainda não foi investigado se a otimização da exposição à luz artificial durante um período de 24 horas pode melhorar a energia de todo o corpo e o metabolismo do substrato e a homeostase da glicose em pessoas com resistência à glicose.

Em nossa sociedade moderna, a luz artificial está disponível 24 horas por dia e a maioria das pessoas está exposta à luz elétrica e a telas emissoras de luz durante o período escuro do ciclo luz natural/escuro.

Tais condições de iluminação abaixo do ideal têm sido associadas a efeitos metabólicos adversos, e redesenhar as condições de iluminação interna para imitar o ciclo natural de luz/escuro promete melhorar a saúde metabólica.

O objetivo do estudo de Harmsen et al. (2022) foi comparar as respostas metabólicas às condições de iluminação que se assemelham ao ciclo claro/escuro natural em contraste com a iluminação abaixo do ideal em pessoas com risco de desenvolver doenças metabólicas.

Portanto, os pesquisadores realizaram um estudo cruzado, não cego, randomizado, controlado, no qual voluntários com excesso de peso e resistentes à insulina (n =14) foram expostos a duas sessões de laboratório de 40 h com diferentes protocolos de iluminação de 24 h enquanto permaneceram em uma câmara metabólica em condições reais.

Na condição dia claro-noite, os voluntários foram expostos a luz elétrica brilhante (~1250 lx) durante o dia (08:00-18:00h) e luz fraca (~ 5 lx) à noite (18:00 –23:00h).

Vice-versa, na condição Dim Day. Noite brilhante, os voluntários foram expostos a luz fraca durante o dia e luz brilhante à noite.

A atribuição aleatória e a atribuição às condições de luz foram realizadas por numeração sequencial. Durante os dois protocolos de iluminação, realizaram calorimetria indireta de 24 horas e medições contínuas da pele e da temperatura corporal central, e coletaram amostras de sangue frequentes.

O resultado primário foi a glicose plasmática com foco nos períodos pré-prandial e pós-prandial da intervenção.

Passar o dia em luz forte resultou em um aumento maior nos níveis de triacilglicerol pós-prandial após o café da manhã, mas níveis mais baixos de glicose antes do jantar às 18h, em comparação com a luz fraca (5,0 ± 0,2 vs. 5,2 ± 0,2 mmol/l, n = 13, p = 0,02).

O grupo dia escuro- noite clara reduziu o aumento da glicose pós-prandial após o jantar em comparação com o grupo oposto (AUC incremental: 307 ± 55 vs. 394 ± 66 mmol/L × min, n = 13, p=0,009).

Após a condição dia claro-noite escura, a taxa metabólica do sono foi idêntica em comparação com a noite de base, enquanto diminuiu após dia escuro – noite clara.

A secreção de melatonina à noite foi fortemente suprimida para dia escuro e noite clara, mas não para dia claro e noite escura.

A temperatura distal da pele para dia claro-noite escuro foi menor às 18h (28,8 ± 0,3 °C vs. 29,9 ± 0,4 °C, n = 13, p = 0,039) e maior às 23h em comparação com o dia escuro e noite clara (30,1 ± 0,3 °C vs. 28,8 ± 0,3 °C, n = 13, p = 0,006).

Os níveis de insulina plasmática em jejum e pós-prandial e a taxa de troca respiratória não foram diferentes entre os dois protocolos de iluminação em nenhum momento.

Juntos, os achados sugeriram que o ambiente de luz interna modulou o manuseio do substrato pós-prandial, o gasto de energia e a termorregulação de voluntários resistentes à insulina em função da hora do dia.

A otimização das condições de luz interna para imitar mais de perto o ciclo claro/escuro natural promete evitar os efeitos adversos na energia de todo o corpo e no metabolismo da glicose associados às constantes condições de iluminação interna que prevalecem hoje.

Harmsen et al. (2022) descobriram que passar o dia em luz forte levou a níveis mais baixos de glicose no plasma antes da última refeição do dia, enquanto os níveis de glicose no plasma após essa refeição foram mais altos após a condição de dia claro e noite escura, ou seja, quando o jantar foi consumido em condições de pouca luz.

Como esperado, o dia claro e noite escura facilitou a secreção de melatonina à noite, que foi fortemente suprimida na condição dia escuro-noite clara.

Os níveis plasmáticos de TG pós-prandiais foram maiores quando o café da manhã foi consumido sob condições de luz intensa.

Juntos, esses achados sugeriram que o ambiente de luz interna de pessoas resistentes à insulina foi capaz de modular as variáveis ​​metabólicas em função da hora do dia para influenciar a saúde metabólica a longo prazo.

Em conclusão, ao realizar fenotipagem metabólica detalhada de 24 h usando coleta frequente de sangue, calorimetria indireta contínua e avaliação da temperatura da pele, demonstraram que o momento da exposição à luz pode influenciar o manuseio do substrato pós-prandial, o gasto energético e a termorregulação em indivíduos resistentes à insulina.

Em contraste com a condição dia claro-noite escura, a condição dia claro e tarde escura teve resultados principalmente favoráveis: níveis mais baixos de glicose no plasma antes do jantar, maior gasto de energia em resposta ao jantar.

A descoberta de que os níveis de TG pós-prandial após o café da manhã e os níveis de glicose pós-prandial após o jantar aumentaram menos na condição de dia escuro e noite clara justifica uma investigação mais aprofundada. No futuro, mais pesquisas são necessárias para explorar diferentes regimes de iluminação em edifícios de escritórios e ambientes domésticos por seu potencial para prevenir doenças metabólicas.