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，光調節機體代謝背後的神經機製，目前研究人員並不清楚。近日，一篇發表在國際雜誌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製棕色脂肪組織(BAT)產熱的神經分子機製，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幹擾仍然是未知的，此外，參與光調節機體葡萄糖代謝的特殊過程和神經回路，還有待於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杆狀體外，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並能調節諸如晝夜節律鍾等功能，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幹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後的神經分子機製。

        隨後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，光並不會幹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並未發生改變，這就消除了光抑製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製所引起的，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並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後的特定神經通路，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，並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。