中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)部薛天組
 

2023年1月20日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)部薛天教授研究團(tuán)隊(duì)在Cell在線發(fā)表題為Light modulates glucose metabolism by a retina-hypothalamus-brown adipose tissue axis的研究成果。
 

對(duì)這項(xiàng)工作的幾點(diǎn)啟示：

“Nothing in biology makes sense except in the light of evolution”，光壓抑血糖代謝這一神經(jīng)生理功能可能用于動(dòng)物快速響應(yīng)不同太陽(yáng)輻照條件，以維持體溫穩(wěn)態(tài)。在戶(hù)外環(huán)境中太陽(yáng)光可以為動(dòng)物提供大量的熱輻射，這可以滿足部分的體溫維持需求，而在動(dòng)物進(jìn)入洞穴或樹(shù)蔭等諸多太陽(yáng)光輻照顯著降低的環(huán)境中時(shí)，機(jī)體就需要迅速響應(yīng)這種輻照減少帶來(lái)的熱量輸入損失。光通過(guò)這條“眼-腦-棕色脂肪”通路快速減低脂肪對(duì)葡萄糖的利用以降低產(chǎn)熱，在光輻照減少的時(shí)候，棕色脂肪不再被光壓抑，快速代謝血糖來(lái)維持體溫穩(wěn)態(tài)。

冷暖光也許并非單純心理作用，可能存在生理基礎(chǔ)。日常生活中短波光環(huán)境（藍(lán)）讓人感覺(jué)到?jīng)鏊�，而長(zhǎng)波光環(huán)境（紅）讓人覺(jué)得溫暖，因此它們才被賦予了冷暖光的定義。冷暖色一直被定義為心理上的冷熱感受。這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)對(duì)短波長(zhǎng)光敏感的ipRGC在藍(lán)光下壓抑脂肪組織產(chǎn)熱，而在紅光下脂肪組織處于活躍狀態(tài)。因此我們?cè)谶M(jìn)入藍(lán)光環(huán)境下產(chǎn)生的那種“冷”的感覺(jué)，有可能是由于脂肪產(chǎn)熱被壓抑而產(chǎn)生的真實(shí)感受。這條光調(diào)控脂肪組織活性的環(huán)路可能是心理上冷暖光的生理結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

工業(yè)化時(shí)代的代謝疾病—人造光源增加機(jī)體代謝負(fù)擔(dān)。該項(xiàng)工作在人體的研究結(jié)果顯示，晝夜節(jié)律會(huì)造成夜間人體的糖代謝能力相較白天更低，而光壓抑血糖代謝是直接疊加在節(jié)律造成的夜間血糖代謝能力下降之上的（圖2）。因此在夜間同時(shí)有光暴露的條件下，人體血糖代謝能力最差。工業(yè)化社會(huì)中，人類(lèi)長(zhǎng)時(shí)間的在夜間暴露于人造光源之下，加上現(xiàn)代人夜間飲食習(xí)慣給機(jī)體帶來(lái)雙重代謝負(fù)擔(dān)進(jìn)而可能誘發(fā)代謝疾病。大量公衛(wèi)衛(wèi)生學(xué)證據(jù)已經(jīng)證實(shí)了這一點(diǎn)，最近瑞金醫(yī)院寧光院士團(tuán)隊(duì)涉及近10萬(wàn)人的研究顯示，夜間長(zhǎng)期暴露于人造光下會(huì)增加血糖紊亂及糖尿病的患病風(fēng)險(xiǎn)。

圖3：視上核(SON)至室旁核(PVN)的投射和室旁核(PVN)至孤束核和中縫蒼白核的投射
 

本文腦內(nèi)六級(jí)長(zhǎng)程神經(jīng)環(huán)路的發(fā)現(xiàn)，基于神經(jīng)環(huán)路示蹤技術(shù)，即對(duì)多色熒光標(biāo)記的腦組織切片圖像進(jìn)行信號(hào)的對(duì)比和分析。如圖3所示，文章中的顯微圖像數(shù)據(jù)展示了視上核(SON)至室旁核(PVN)的投射和室旁核(PVN)至孤束核和中縫蒼白核的投射。這些數(shù)據(jù)是由Olympus激光掃描共聚焦顯微鏡FV3000采集，F(xiàn)V3000采用TruSpectral（點(diǎn)擊查詢(xún)）全真光譜技術(shù)進(jìn)行分光，適合采集多色熒光標(biāo)記信號(hào)，并可以保證各個(gè)通道的信號(hào)之間沒(méi)有串?dāng)_，對(duì)于神經(jīng)投射數(shù)據(jù)的分析更加可靠。