Slepé místo medicíny: světlo, čas a 70 % našeho genomu

Když dnes lékař vidí pacienta s diabetem 2. typu, obezitou, depresí nebo revmatoidní artritidou, automaticky sahá po biochemii a lécích. Krevní cukr, cholesterol, zánětlivé markery, autoprotilátky, doporučené postupy, dávky. Tenhle přístup je precizní a často nezbytný – ale možná běží uvnitř modelu, který má jedno obrovské slepé místo.

Za posledních dvacet let totiž chronobiologie a genomika ukázaly něco, co do běžné medicíny prakticky neprosáklo: většina našeho genomu se chová rytmicky. Geny nejsou „zapnuté" pořád stejně. Velká část z nich se v průběhu dne a noci zvedá a klesá, jako by tělo mělo vlastní vnitřní východ a západ slunce.

Podle souhrnných analýz osciluje v různých tkáních zhruba 30–80 % protein-kódujících genů. U člověka to znamená přibližně 10–15 tisíc genů z celkových asi 20–22 tisíc. Jinými slovy: až okolo 70 % genomu má nějakou formu denního rytmu – a v konkrétních orgánech tvoří rytmické geny klidně polovinu všech aktivních genů.

Když se podíváme na jednotlivé orgány, čísla jsou překvapivě konkrétní. V játrech, centru metabolismu, osciluje zhruba 3 000 až 6 000 genů. V různých oblastech mozku (kortex, hipokampus, hypothalamus, kmen) se vlní kolem 2 000 až 5 000 genů. Ve svalové a tukové tkáni jde přibližně o 2 000 až 4 000 genů v každé z nich. V srdci, plicích a ledvinách pak zhruba o 1 500 až 4 000 genů v každém orgánu.

Tohle nejsou kosmetické detaily. To je dominantní logika biologického času. A primární signál, který tento systém nastavuje, není lék ani vitamín. Je to světlo – konkrétně jeho spektrum a načasování v průběhu dne.

Spektrum místo kelvinů: co doopravdy čtou naše geny

V běžné řeči mluvíme o „studeném" a „teplém" světle, maximálně se díváme na číslo v kelvinech na krabičce žárovky. Jenže pro tělo nejsou kelviny informace. Pro cirkadiální systém je podstatné, kolik fotonů v konkrétních vlnových délkách dorazí v konkrétní denní době na sítnici a kůži – a v jakém poměru vůči ostatním barvám.

Slunce má spektrum kontinuální a během dne se plynule mění. Ráno dominuje červená a infračervená složka, modrá přibývá postupně. V poledne je krátkovlnná (modrá a UV) část výraznější, ale stále sedí na silném „podvozku" červené a infračervené. Večer modrá složka klesá, spektrum se vrací do teplejších odstínů a nakonec do tmy.

Oko i kůže tak během dne čtou jemné posuny spektra a podle nich nastavuji fázi jak centrálních hodin v mozku, tak periferních hodin v orgánech. To znamená, že tisíce genů v játrech, mozku, svalu nebo tuku své „časové instrukce" berou z toho, jaké světlo tělo vidí a kdy ho vidí.

V běžné kanceláři, nemocnici nebo bytě naproti tomu dominuje úzkopásmový LED zdroj s výrazným modrým píkem kolem 450–460 nm. Zjednodušeně řečeno: ráno, v poledne i večer svítí skoro totéž „polední" světlo, často bez červené, infračervené a UV složky. Barevná teplota se na krabičce může měnit, ale z pohledu biologie je den plochý, bez východu a západu.

Pro přibližně 10–15 tisíc cirkadiálních genů to znamená jediné: mají problém poznat, kolik je hodin.

Když fyzika přepisuje biochemii: co dělají konkrétní geny

V játrech cirkadiálně řízené geny (oněch 3–6 tisíc) ovlivňují glukoneogenezi, uvolňování glykogenu, lipogenezi, beta-oxidaci, detoxikační enzymy nebo syntézu cholesterolu a žlučových kyselin. Jinak řečeno – rozhodují o tom, kdy tělo vyrábí cukr, kdy pálí tuk, kdy uklízí toxiny a kdy staví stavební kameny pro hormony.

Ve svalové tkáni a tukové tkáni se vlní 2–4 tisíce genů. Ty ovlivňují inzulinovou citlivost, schopnost svalů pálit mastné kyseliny, zánětlivé signály v tuku, produkci leptinu a adiponektinu. Prakticky to znamená, že to, jak sval a tuk reagují na stejné jídlo, záleží na denní době – protože tisíce genů v těchto tkáních mají svůj vlastní denní program.

V mozku rytmicky osciluje 2–5 tisíc genů v různých oblastech. Ty regulují dostupnost neurotransmiterů (serotonin, dopamin, noradrenalin), citlivost receptorů, synaptickou plasticitu i práci podpůrných gliových buněk. Z pohledu člověka to znamená náladu, motivaci, soustředění, spánek, vnímání bolesti.

V srdci, plicích a ledvinách se vlní 1 500–4 000 genů v každém orgánu. Ty jemně ladí kontraktilitu myokardu, krevní tlak, ventilaci plic, filtrační funkci ledvin i hormonální produkci (například renin-angiotenzinový systém).

Pokud centrální hodiny v hypotalamu nikdy nevidí skutečné ráno a skutečný večer – jen „LED den" bez východu a západu – celý tenhle systém se rozladí. Pacient může jíst „správně" podle tabulek, mít farmakologicky doladěný cholesterol i tlak, ale jeho játra mohou v noci stále „pracovat", místo aby regenerovala, svaly mohou být nejméně citlivé na inzulin právě ve chvíli, kdy má večeři, a mozek může být ve stavu vnitřního jet lagu, i když spí osm hodin.

Jinými slovy: biochemie na papíře vypadá přijatelně, ale přibližně 70 % genomu běží v jiném časovém pásmu než rotace Země.

Melanin: zapomenutý systém pro práci se světlem a geny

Do toho všeho vstupuje melanin. V učebnicích často figuruje jako „pigment, co nás chrání před UV". Ve skutečnosti je jeho mapa v těle podezřele podobná mapě orgánů, kde hrají rytmické geny a světlo největší roli.

V oku melanin tlumí rozptýlené světlo a chrání fotoreceptory, v cévnatce a retinálním pigmentovém epitelu uklízí oxidativní odpad, aby buňky mohly reagovat na další dávky světla. Ve vnitřním uchu brání mechanickému a toxickému stresu. V dopaminergních jádrech mozku (substantia nigra, locus coeruleus) funguje neuromelanin jako antioxidant i depozit kovů – chrání oblasti, kde běží extrémně náročný metabolismus související s motivací, pohybem a pozorností.

Melanomakrofágy v játrech a slezině zpracovávají pigmenty a odpadní materiál, melanin v kůži a tukové tkáni pomáhá tlumit chronický nízkostupňový zánět.

Když tuhle melaninovou mapu překryjeme mapou cirkadiálně rytmických genů, vynoří se jasný obraz: orgány, kde oscilují tisíce genů podle světla a času – játra, mozek, kůže, tuk – jsou zároveň vybaveny bohatou melaninovou infrastrukturou. Jako by příroda předem počítala s tím, že tam, kde se nejvíc mění genetická aktivita v čase, bude také potřeba sofistikovaný systém na práci se světlem, oxidací a odpadem.

Tohle je fyzikálně-biologická logika, která se do standardní biochemické výuky téměř nedostala.

Epidemiologie bez spektra: když chybí ta nejdůležitější proměnná

Obezita, diabetes, vysoký tlak, infarkty, deprese, neurodegenerace, některé nádory – všude vidíme stoupající křivky. Hledáme viníky v jídle, sedavém způsobu života, kouření, genetice, stresu. Všechno to hraje roli. Ale paralelně s tím se za posledních padesát let dramaticky změnilo i světlo a čas v našem prostředí.

Trávíme násobně méně času venku na přirozeném světle. Většinu dne jsme uvnitř, pod umělým osvětlením. Večer a v noci svítíme modrým světlem z obrazovek a lamp v době, kdy mělo být biologicky šero a tma. Přirozené denní světlo se smrsklo na krátký přesun od auta k budově. Fyzická „noc" pro geny se rozpadla.

Pokud bereme vážně data, že u člověka osciluje 10–15 tisíc genů a že v jednotlivých tkáních jde o 30–80 % exprese, pak se nabízí nepříjemná otázka: kolik z „epidemie" chronických nemocí není jen biochemický problém, ale projev dlouhodobého fyzikálního rozladění?

Mezinárodní agentura pro výzkum rakoviny už před lety zařadila chronické narušení denního rytmu (typicky noční směny) do skupiny 2A – pravděpodobně karcinogenní pro člověka. Epidemiologická data propojují dlouhodobou noční práci s vyšším rizikem nádorů prsu, prostaty, kolorekta, ale také s diabetem, obezitou a kardiovaskulárním onemocněním. To je vlastně oficiální přiznání, že rozbitý čas a světlo umí změnit incidenci hlavních civilizačních nemocí.

Přesto se v klinické praxi světlo a čas často vejdou do jedné položky „spánková hygiena" na konci doporučení – pokud vůbec.

Zrcadlo pro náš obor: proč ignorujeme 70 % genomu?

Tenhle text není útok na lékaře. Je to spíš zrcadlo pro celé nastavení oboru. Biochemii a farmakologii jsme dovedli k obrovské preciznosti. Ale skoro úplně jsme ignorovali fakt, že naprostá většina genů, se kterými pracujeme na papíře, v reálném těle žije v rytmu dne a noci a je řízena fyzikálním signálem, který jsme v moderním prostředí zásadně změnili.

Lékaři mají právem alergii na „nová paradigmata", která slibují zázračná vysvětlení. Poslední věc, kterou medicína potřebuje, je další ideologie. Jenže chronobiologie a biologie světla nejsou ideologie. Jsou to čísla. Konkrétně:

přibližně 10–15 tisíc rytmických genů v lidském těle,
3–6 tisíc cirkadiálních genů v játrech,
2–5 tisíc v různých oblastech mozku,
2–4 tisíce ve svalech a tukové tkáni,
1,5–4 tisíce v srdci, plicích a ledvinách,
celkově až 70 % genomu s nějakou vazbou na denní rytmus.

Možná je tedy čas položit si velmi jednoduchou, ale nepříjemnou otázku:

Proč v klinickém uvažování prakticky ignorujeme právě tuhle většinu – přibližně sedmdesát procent genomu, o kterém víme, že reaguje na světlo a čas?

Proč je nám často snazší donekonečna upravovat dávky léků a kombinovat doporučení „jíst zdravě a hýbat se", než systematicky zjišťovat, v jakém světle a v jakých rytmech pacient skutečně žije – a tedy jaké signály dostávají jeho geny?

Pokud na to neumíme odpovědět, není to argument proti fyzice. Je to jen tiché přiznání, že tahle kapitola medicíny zatím zůstala neotevřená. A možná právě v jejím otevření leží další velký krok: medicína, která vedle chemie a genů začne brát vážně i to, v jakém světle ty geny čtou svoje instrukce.

Zdroje 

1. Vitaterna MH, Takahashi JS. Genetics of Circadian Rhythms. Prog Mol Biol Transl Sci. 2019.

2. Aggarwal J et al. Genetics of circadian rhythm in disease and aging process. Univ Med. 2022.

3. Ruben MD et al. A database of tissue-specific rhythmically expressed human genes. Sci Transl Med. 2018.

4. Rijo-Ferreira F, Takahashi JS. Genomics of circadian rhythms in health and disease. Genome Med. 2019.

5. Kim YH, Lazar MA. Transcriptional Control of Circadian Rhythms and Metabolism. Endocr Rev / Trends Endocrinol Metab. 2020.

6. IARC. Night Shift Work, IARC Monographs Volume 124; klasifikace „night shift work" jako Group 2A („probably carcinogenic to humans").

7. Erren TC et al. IARC 2019: "Night shift work" is probably carcinogenic. Epidemiology. 2019.

8. Xie F et al. Association between night shift work and the risk of type 2 diabetes. Meta-analýza kohortních studií. 2024.

9. Xi J et al. Night shift work and cardiovascular events: systematic review and meta-analysis of cohort studies. Front Public Health. 2025.

10. de Lauro Castrucci AM et al. Opsins as main regulators of skin biology. Photochem Photobiol. 2023.

11. Suh S et al. The expression of opsins in the human skin and its implications. Photodermatol Photoimmunol Photomed. 2020.

12. Nayak G et al. Adaptive thermogenesis in mice is enhanced by opsin 3–dependent adipocyte light sensing. Cell Rep. 2020.

13. Shi Y et al. Light, opsins, and life: mammalian photophysiological diversity. Neuron. 2025.

14. Xu J et al. Roles of sensory receptors in non-sensory organs: non-visual opsins and the kidney. Front Physiol. 2025.