科學(xué)家揭示人造光能擾亂血糖代謝

■傅昭儀

光是生命體最重要的感知覺輸入之一。生活中有不少人為了增加安全感，喜歡夜間開燈睡覺，但這可能在無形間危害著人體的健康。此前就有研究發(fā)現(xiàn)，夜間暴露于人造光會改變?nèi)梭w生物鐘，影響血糖控制，從而導(dǎo)致糖尿病的患病風(fēng)險(xiǎn)增加28%。

暴露于人造光之所以會對人體傷害如此大，是因?yàn)槠淇赡軙茐臅円构?jié)律，從而導(dǎo)致生理活動(dòng)和代謝變量發(fā)生變化，包括運(yùn)動(dòng)、體溫、食物攝入、脂質(zhì)分布、胰島素敏感性、葡萄糖代謝和褪黑素、糖皮質(zhì)激素和脂肪酸等。

然而，光線是否會直接調(diào)控血糖代謝？如果答案是肯定的，這種調(diào)控作用的神經(jīng)通路又是什么？

近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)部薛天教授團(tuán)隊(duì)在《細(xì)胞》雜志在線發(fā)表了一項(xiàng)研究成果。他們發(fā)現(xiàn)光通過激活視網(wǎng)膜上特殊的感光細(xì)胞，經(jīng)視神經(jīng)至下丘腦和延髓的系列神經(jīng)核團(tuán)傳遞信號，最終通過交感神經(jīng)作用于外周的棕色脂肪組織，直接壓抑了機(jī)體的血糖代謝能力。

實(shí)驗(yàn)中，研究人員首先對小鼠和人進(jìn)行了葡萄糖耐受性檢測，發(fā)現(xiàn)數(shù)個(gè)小時(shí)的光暴露顯著降低了人和鼠的血糖耐受性。論文作者沈嘉偉介紹：“哺乳動(dòng)物光感受主要依賴于視網(wǎng)膜上的3 類感光細(xì)胞。除了經(jīng)典的視錐和視桿細(xì)胞介導(dǎo)圖像視覺感知之外，光能直接激活視網(wǎng)膜上的第三類感光細(xì)胞———視網(wǎng)膜自感光神經(jīng)節(jié)細(xì)胞（ipRGC）。”于是研究人員通過基因工程手段，逐一“敲除”了以上3 類感光細(xì)胞的感光能力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)光誘發(fā)血糖不耐受由ipRGC 細(xì)胞的感光獨(dú)立介導(dǎo)。

接著，研究人員在小鼠實(shí)驗(yàn)中又發(fā)現(xiàn)，光急性降低血糖耐受性這一過程獨(dú)立于生物鐘節(jié)律系統(tǒng)，而由ipRGC 投射至下丘腦視上核（SON）核團(tuán)的神經(jīng)環(huán)路直接介導(dǎo)。

不過，光影響血糖代謝必然通過外周血糖代謝的器官執(zhí)行。也就是說，研究團(tuán)隊(duì)還得找到光阻止血液中的葡萄糖代謝是由什么器官介導(dǎo)的。最終，他們將目光鎖定在血糖“消耗大戶”——棕色脂肪組織上。論文第一作者孟建軍說：“棕色脂肪組織主要分布在肩胛間區(qū)、腋窩及頸后部，它的重要作用之一是燃燒葡萄糖或脂肪直接產(chǎn)熱，以維持體溫穩(wěn)態(tài)。我們觀察到光能顯著壓抑棕色脂肪組織的溫度。”最后，研究人員確定了光降低血糖耐受性正是通過壓抑棕色脂肪組織產(chǎn)熱，進(jìn)而減少該組織對葡萄糖的利用來實(shí)現(xiàn)的。

由于小鼠晝伏夜出的作息與人類相反，接下來研究團(tuán)隊(duì)將研究對象轉(zhuǎn)移至了人體，檢驗(yàn)這一結(jié)論對人體是否成立。結(jié)果，接受藍(lán)光照射的人血糖耐受性明顯下降，在棕色脂肪組織被激活的溫度條件下，藍(lán)光能夠抑制血糖耐受性。而在棕色脂肪組織被抑制的溫度條件以及紅光照射時(shí)，血糖耐受性都不受影響。這些結(jié)果說明，人類很可能與小鼠具有相同的機(jī)制：ipRGC 感知光線，通過影響棕色脂肪組織的活性來降低血糖耐受性。

孟建軍表示：“基于此次研究得出的成果，我們建議現(xiàn)代人多關(guān)注光線環(huán)境對健康的影響。針對夜間光污染造成的代謝疾病高風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)關(guān)注生活環(huán)境中夜間人造光線的波長、強(qiáng)度和暴露時(shí)長。”