研究人员揭示了光调节代谢的神经机制

中国科学技术大学田雪教授领导的研究小组揭示了光接收抑制棕色脂肪组织(BAT)产热的神经机制，从而降低小鼠和人类的糖耐量(GT)。这项工作发表在细胞1月19日。

先前的研究表明，光是代谢紊乱的一个重要因素。然而，光对代谢的调节是直接的还是通过干扰昼夜节律仍然是未知的。此外，光调节糖代谢的具体过程和神经回路尚不清楚。

为了阐明这些问题，薛田教授的团队首先进行了表演葡萄糖耐量在老鼠和人类身上进行了测试，发现他们的GT在光照下显著下降。除了锥体和杆状体之外视觉感知在美国，光可以直接激活本质光敏性视网膜神经节细胞(ipRGCs)，这些细胞支配许多大脑区域，从而调节昼夜节律等功能。为了确定哪种类型的光感受器介导光诱导的葡萄糖耐受不良，研究小组逐个禁用不同类型的光感受器，发现它仅由ipRGCs介导。

为了确定葡萄糖耐受不耐受是由光诱导的昼夜节律中断引起的，还是通过神经回路直接调节光引起的，研究小组分别探测了中枢昼夜节律起搏器(SCN)和下丘脑视上核(SON)的兴奋毒性病变，观察它们各自对GT降低的贡献。结果表明，光诱导的葡萄糖耐受不耐受是由ipRGC-SON通路介导的，与昼夜节律相位无关。研究小组进一步发现了ipRGC-SON-PVN-NTS-RPa通路，该通路通过介导光诱导的葡萄糖耐受不良神经回路跟踪技术。

研究人员进一步探索了光诱导下糖代谢相关激素和营养物质的变化，包括胰岛素、胰高血糖素和胰高血糖素样肽-1，发现它们保持不变。因此，光不会干扰糖原的合成和分解代谢。研究还显示，未酯化的乳酸水平没有变化脂肪酸以及血液中的其他氨基酸，消除了光抑制血糖向脂肪转化的可能性氨基酸．

因此，研究人员重点研究了BAT的呼吸作用，它消耗葡萄糖和脂肪来产生热量，以维持体温的稳态。通过阻断对BAT的交感神经投射等技术，研究小组证实，光诱导的葡萄糖耐受不良是由光抑制BAT的产热作用引起的，从而减少了葡萄糖的消耗。此外，研究人员发现，在热中性环境中的受试者没有表现出葡萄糖耐受不良的迹象，这表明光诱导葡萄糖耐受不良也可能由BAT活性介导。

该团队揭示了光调节葡萄糖代谢的特定神经通路，可作为未来研究的潜在治疗靶点。