▎药明康德内容团队编辑 夜间开灯睡觉虽然能增加安全感，但也在无形间危害我们的健康。不少研究已经发现，夜间的人造光线暴露可以造成代谢紊乱，显著增加肥胖、糖尿病等代谢疾病的风险。显然，光线与代谢相关，但光线是否会直接调控血糖代谢？如果答案是肯定的，这种调控作用的神经通路又是什么？在一项近期发表于《细胞》杂志的研究中，中国科学技术大学生命科学与医学部薛天教授团队揭开了光线影响血糖调控的真相。研究发现，光线会通过一条特殊的神经环路作用于棕色脂肪组织，抑制棕色脂肪产热，从而压抑了机体的血糖代谢能力。这项研究为治疗、预防代谢失调指明了全新的方向。我们在生物课堂上学过，哺乳动物对光线的感知是通过视网膜上的光感受器，即视锥细胞和视杆细胞实现的。事实上，除了这两类光感细胞，光线还能直接作用于视网膜自感光神经节细胞（ipRGC）。这种细胞可以表达对短波长蓝光敏感的视黑素。视黑素不能帮助我们看清视野中的物体，但却会参与调节昼夜节律等生理过程。具体来说，ipRGC可以投射至下游的多个脑区，包括下丘脑视交叉上核（SCN）等，而这些脑区控制了瞳孔对光的反射、机体的昼夜节律、睡眠与情绪和认知功能。难道说，正是这类细胞成为光线影响血糖调控的中间通道？在最新研究中，薛天教授团队首先通过基因工程手段，分别敲除了小鼠视网膜上3种感光细胞的感光能力。通过这种控制变量的设计，他们发现光诱发血糖不耐受是由ipRGC感光独立介导的。因此，接下来的研究针对ipRGC下游的通路展开。研究已经发现，ipRGC与下丘脑的SCN和视上核（SON）这两个核团连接紧密，其中超过80%的ipRGC直接投射至SON。研究团队分别改变这两个核团的活性，发现ipRGC-SON神经环路直接介导了光线降低血糖耐受性的过程。相反，SCN虽然直接影响昼夜节律，但却与血糖耐受性无关。▲小鼠中光线影响血糖调控的神经环路（图片来源：参考资料[1]）随后，研究进一步揭开了光信号通过ipRGC-SON最终调控血糖的完整环路。ipRGC-SON被光线激活后，进一步投射至下丘脑室旁核（PVN）中的神经元，这些神经元随后进一步投射至孤束核（NTS）中的GABA能神经元，刺激抑制性神经递质GABA的释放。接下来，GABA能神经元会通过中缝苍白核（RPa），而这个核团是调控棕色脂肪组织活性的重要脑区。对于棕色脂肪，不少读者应该不陌生：大量研究已经发现，其能够代谢葡萄糖或脂肪，产生热量，因此棕色脂肪也被称作有助于减重的“好”脂肪。研究发现，光线刺激会通过ipRGC-SON-PVN-NTS的神经环路，抑制棕色脂肪组织的产热能力，从而降低血糖耐受性，引起一系列代谢疾病。由于小鼠昼伏夜出的作息与人类相反，接下来研究团队将研究对象转移至了人体，检验这一结论对人体是否成立。▲研究指出，光线可能通过相同的神经环路调控人体血糖代谢（图片来源：参考资料[1]）由于ipRGC对短波长的蓝光敏感，因此研究团队分别使用了蓝光和长波的红光，检验人体在不同波长光照下的血糖耐受性变化。结果，接受蓝光照射的人血糖耐受性明显下降，在棕色脂肪组织被激活的温度条件下，蓝光能够抑制血糖耐受性。相反，在棕色脂肪组织被抑制的温度条件以及红光照射时，血糖耐受性都不受影响。这些结果说明，人类很可能与小鼠具有相同的机制：ipRGC感知光线，通过影响棕色脂肪组织的活性来降低血糖耐受性。由此，这项研究证实了光线导致的血糖耐受性急性下降与昼夜节律无关，也不是通过神经内分泌介导，而是直接由神经环路所介导。此外，这一结论或许可以解释，哺乳动物是如何在不同光照条件下维持体温稳态的。在太阳直射的场景中，周围温度更高，而光线刺激可以抑制棕色脂肪组织的产热过程；相反，在更阴冷的树荫、室内，棕色脂肪组织不再被光线压抑，开始消耗血糖以产热、维持体温。这项研究还指向了一个有趣的结论：我们认为冷色光让人更凉快，这或许不只是心理暗示，而是有着实际的生理基础：蓝光照射会抑制棕色脂肪产热，对应我们感受到的“冷”。更为重要的是，这项研究解释了人造光与代谢失调之间的关联，由此为血糖代谢失调提供了潜在的治疗与预防思路。昼夜节律导致人体在夜间的血糖代谢能力较差，结合最新研究的结论，当夜晚与光线暴露这两个因素相叠加，会导致我们的血糖代谢能力进一步减弱至谷底。因此，在最终的疗法诞生之前，至少有一点是我们可以做到的：睡觉时，千万不要让人造光，尤其是蓝光损害我们的代谢健康。参考资料：
[1] Meng, J., Shen, J., Li, G., et al. (2023). Light modulates glucose metabolism by a retina-hypothalamus-brown adipose tissue axis. Cell. doi:10.1016/j.cell.2022.12.024
[2] 中国科大揭示光感知调控血糖代谢的神经机制. Retrieved January 20th, 2023 from https://www.cas.cn/syky/202301/t20230120_4872946.shtml
[3] Artificial light affects glucose metabolism. Retrieved January 24th, 2023 from https://www.news-medical.net/news/20230124/Artificial-light-affects-glucose-metabolism.aspx
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