研究表明，人造光（artificial light）是引發機體代謝紊亂的一種高風險因素，然而，光調節機體代謝背后的神經機制，目前研究人員并不清楚。近日，一篇發表在國際雜志Cell上題為“Light modulates glucose metabolism by a retina-hypothalamus-brown adipose tissue axis”的研究報告中，來自中國科學技術大學等機構的科學家們通過研究揭示了光感受抑制棕色脂肪組織（BAT）產熱的神經分子機制，從而就會降低小鼠和人類機體中的葡萄糖耐受（GT）。
此前研究結果表明，光是誘發機體代謝紊亂的一種實質性因素，然而，光對機體代謝的調節是否是直接的還是通過晝夜節律的干擾仍然是未知的，此外，參與光調節機體葡萄糖代謝的特殊過程和神經回路，還有待于科學家們進一步研究闡明。為了闡明這些問題，研究者Xue Tian等人首先對小鼠和人類進行了葡萄糖耐受性的測試，結果發現，其機體的葡萄糖耐受水平在光照下會明顯降低；除了介導視覺感知的椎體和桿狀體外，光還能直接激活內在的光敏視網膜神經節細胞（ipRGCs，photosensitive retinal ganglion cells），這些細胞支配著很多大腦區域并能調節諸如晝夜節律鐘等功能，為了確定哪類光感受器能介導光所誘導的葡萄糖不耐受，研究人員逐個失活了不同類型的光感受器，結果發現其或許僅僅是由ipRGCs所介導的。
為了確定是否葡萄糖不耐受是由光誘導的晝夜節律干擾或通過神經回路的直接光調節所引起的，研究人員利用興奮性病變分別探測了中央晝夜節律器（SCN，central circadian pacemaker）和下丘腦視上核（SON，hypothalamus supraoptic nucleus），從而就觀察到其在導致葡萄糖耐受性下降上都表現出了各自的貢獻，研究結果表明，光誘導的葡萄糖不耐受或許是由ipRGC-SON通路所介導的，與晝夜節律相位無關。研究人員還進一步利用神經回路追蹤技術發現了ipRGC-SON-PVN-NTS-Rpa通路或能介導光誘導的葡萄糖不耐受性。
科學家揭示光調節機體代謝過程背后的神經分子機制。
圖片來源：Cell (2023). DOI:10.1016/j.cell.2022.12.024
隨后研究人員進一步分析了參與機體葡萄糖代謝的光誘導的激素和營養物質的改變，葡萄糖代謝包括胰島素、胰高血糖素和胰高血糖素樣肽-1，結果發現，其依然能保持不變。因此，光并不會干擾糖原的合成和分解，此外研究人員還發現血液中的乳酸、非酯化脂肪酸和其它氨基酸的水平并未發生改變，這就消除了光抑制血糖向脂肪和氨基酸轉化的可能性。
因此，研究人員重點關注了棕色脂肪組織的呼吸過程，其能消耗葡萄糖和脂肪來產熱從而維持機體的體溫平衡；利用諸如阻斷交感神經對棕色脂肪組織的投射等技術，研究人員證實了，光所誘導的葡萄糖不耐受或許是由光對棕色脂肪組織產熱的抑制所引起的，這就會降低機體葡萄糖的消耗；此外，研究人員還發現，在熱中性的環境中受試者或許并未表現出葡萄糖不耐受的跡象，這就表明，光所誘導的葡萄糖不耐受性或許是由棕色脂肪組織的活性所介導的。研究人員揭示了光對機體葡萄糖代謝進行調節背后的特定神經通路，這在未來研究中或許有望作為機體代謝性疾病的潛在治療性靶點。
綜上，本文研究揭示了一種能介導光對機體葡萄糖代謝影響的視網膜-SON-棕色脂肪組織軸，其或許就能幫助解釋人工光和機體代謝功能異常之間的關聯，并提出了一種管理機體葡萄糖代謝障礙的潛在預防和治療性策略。（生物谷Bioon.com）
原始出處：
Jian-Jun Meng，Jia-Wei Shen，Guang Li, et al. Light modulates glucose metabolism by a retina-hypothalamus-brown adipose tissue axis, Cell (2023). DOI:10.1016/j.cell.2022.12.024
11月11日，中國科學院分子植物科學卓越創新中心李軒團隊在《核酸研究》（NucleicAcidsResearch）上，在線發表了題為RefMetaPlant:referencemetabolomeda......
——訪武漢大學袁必鋒教授2023年9月，走遍中華，尋訪“匠”人“匠”室——“島津中國行”活動來到人杰地靈的千湖之城——湖北武漢。西面是萬里長江，毗鄰最大的內陸湖東湖，坐落其間的就是中國著名的綜合性大學......
中醫理論論證 -慢性阻塞性肺病患者相關腸道微生物組和代謝組分析......
德國明斯特大學、英國埃克塞特大學和牛津大學聯合團隊現已開發出一種所謂的基于事件的架構，該架構使用光子處理器，通過光來傳輸和處理數據。與大腦類似，這使得神經網絡內的連接不斷適應成為可能。這種可變的連接是......
記者23日從中國科學技術大學獲悉，該校蔣彬教授課題組在發展場誘導的原子神經網絡力場研究方面取得重要進展。研究成果日前發表在《自然·通訊》上。原子模擬是人們在微觀層面理解復雜化學、生物和材料體系的光譜、......
癌細胞是變色龍，其會完全改變代謝狀況從而不斷生長，近日，一篇發表在國際雜志Cell上題為“ArgininereprogramsmetabolisminlivercancerviaRBM39”的研究報告......
美國賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫學院科研人員發現，螞蟻的血腦屏障在控制其行為方面起著積極的作用。血腦屏障可以調節螞蟻大腦中的激素水平，從而影響他們在蟻群中的行為。相關研究成果發表在《Cell》雜志上。研究......
近日，重慶醫科大學感染性疾病分子生物學教育部重點實驗室黃愛龍/唐霓團隊在代謝領域權威期刊CellMetabolism上在線發表了題為Highdietaryfructosepromoteshepatoc......
近日，35歲小伙小聞（化名）上班時突然什么都看不到，被同事們攙扶到醫院就診，醫生發現小聞雙眼糖尿病性視網膜病變，導致雙眼失明。小聞的右眼已完全失明，左眼還能通過手術恢復視力，而造成小聞失明的病因就是糖......
代謝組學研究已經確定了介導細胞信號傳導、競爭和疾病病理學的小分子，部分原因是大規模社區努力測量數千種代謝物標準品的串聯質譜。然而，在臨床樣品中觀察到的大多數光譜不能與已知結構明確匹配。令人驚訝的是，用......