人造光扰乱血糖！薛天团队揭秘光线如何调控血糖代谢

2023年1月19日，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。

研究背景

2022年11月14日，上海交通大学医学院附属瑞金医院徐瑜等人在《Diabetologia》上发表了研究论文。研究发现，夜间暴露于人造光，会改变人体生物钟，影响血糖控制，从而导致糖尿病的患病风险增加28%。

暴露于人造光之所以会对人体伤害如此大，是因为其可能会破坏昼夜节律，从而导致生理活动和代谢变量发生变化，包括运动、体温、食物摄入、脂质分布、胰岛素敏感性、葡萄糖代谢和血浆褪黑激素、糖皮质激素和脂肪酸。

研究过程

在新研究中，薛天教授团队首先对小鼠和人执行葡萄糖耐受性检测，发现数个小时的光暴露显著降低了人和鼠的血糖耐受性。哺乳动物光感受主要依赖于视网膜上的三类感光细胞。除了经典的视锥和视杆细胞介导图像视觉感知之外，光也能直接激活视网膜上的第三类感光细胞，即视网膜自感光神经节细胞（ipRGC）。通过基因工程手段，研究人员逐一“敲除”了以上三类感光细胞的感光能力，发现光诱发血糖不耐受由ipRGC细胞的感光独立介导。

下丘脑是调控机体代谢的重要区域，其中ipRGC对下丘脑视交叉上核SCN和视上核SON核团发出密集的神经纤维。已知数周的异常光照模式能够通过影响节律中枢SCN，造成生物钟节律失调，进而间接影响到血糖代谢功能。研究人员分别损毁或利用化学遗传手段操控接受ipRGC投射的SCN和SON核团，发现了光急性降低血糖耐受性这一过程独立于生物钟节律系统，而由ipRGC投射至SON的神经环路直接介导。结合大量神经环路示踪和操控手段，研究人员进一步发现了一条脑内六级长程神经环路介导光降低血糖耐受性。

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。

研究结果

因此，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。

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。

总之，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，会导致血糖代谢能力进一步减弱至谷底。