Проучване за отваряне на очите от Cincinnati Children's предполага, че липсата на слънце може да доведе до проблеми извън сезонното афективно разстройство

Медицински център за детска болница в Синсинати

усещат

ОБРАЗ: Тези изображения показват експресия на гена OPN3 (в синьо) в бели мастни клетки на мишки на две места. Горният панел показва междускапуларни бели адипоцити (над слой от. Вижте повече

Кредит: Синсинати Детски

CINCINNATI - Да, мастните клетки дълбоко под кожата ви усещат светлина. И когато телата не получават достатъчно излагане на правилните видове светлина, мастните клетки се държат по различен начин.

Това откритие, публикувано на 21 януари 2020 г. в списание Cell Reports, е разкрито от учени от Cincinnati Children's, които изучават как мишките контролират телесната си температура. Това, което са открили, има последици далеч отвъд описанието как мишките стоят на топло.

Изследването показва, че излагането на светлина регулира начина, по който два вида мастни клетки работят заедно, за да произвеждат суровините, които всички останали клетки използват за енергия. Авторите на изследването продължават да казват, че прекъсванията на този основен метаболитен процес изглежда отразяват нездравословен аспект на съвременния живот - прекарване на твърде много време на закрито.

„Телата ни еволюираха през годините под слънчевата светлина, включително развивайки гени, усещащи светлина, наречени опсини“, казва д-р Ричард Ланг, биолог в развитието и старши автор на изследването. „Но сега живеем толкова много от дните си под изкуствена светлина, която не осигурява пълния спектър на светлината, която всички получаваме от слънцето.“

Ланг ръководи Visual Systems Group в Cincinnati Children's и е автор или съавтор на повече от 120 научни статии, включително много свързани с развитието на очите и как светлината взаимодейства с клетки извън окото.

„Тази статия представлява значителна промяна в начина, по който виждаме ефектите на светлината върху нашите тела“, казва Ланг.

Осветява нова светлина върху ролята на светлината

Много хора разбират, че определени дължини на вълните на светлината могат да бъдат вредни, като гама лъчение от ядрена бомба или твърде много ултравиолетова светлина от слънцето, изгаряща кожата ни. Това проучване от Lang и колеги описва различна, здравословна роля при излагането на светлина.

Въпреки козината на мишката или облеклото на човек, светлината все пак влиза в телата ни. Фотоните - основните частици светлина - могат да се забавят и разпръснат, след като преминат външните слоеве на кожата, казва Ланг. Но те наистина влизат и когато попаднат, те влияят върху поведението на клетките.

Работата на Ланг в тази посока датира от 2013 г., когато той ръководи проучване, публикувано в Nature, което демонстрира как излагането на светлина повлиява развитието на очите при фетални мишки. Съвсем наскоро, през 2019 г., Ланг и колеги публикуваха още два статии, един през април в Nature Cell Biology, който съобщава за възможните ползи от светлинната терапия за развитие на очите при недоносени бебета, и друго проучване през октомври в Current Biology, което описва подробно как светлинните рецептори в кожата помага на мишките да регулират вътрешните си часовници.

Новото проучване в Cell Reports включва важни приноси от д-р Ръсел Ван Гелдер и д-р Итън Бър от Университета във Вашингтон и д-р Ранди Сийли от Университета в Мичиган.

„Тази идея за проникване на светлина в дълбоките тъкани е много нова дори за много от моите научни колеги“, казва Ланг. "Но ние и други откриваме опсини, разположени в различни видове тъкани. Това все още е само началото на тази работа."

Как светлината запалва вътрешен огън

В последните констатации изследователският екип изследва как мишките реагират, когато са изложени на студени температури - около 40 ° F. Те вече са знаели, че мишките, подобно на хората, използват както треперещ отговор, така и вътрешен отговор на изгаряне на мазнини, за да се отопляват.

По-задълбоченият анализ разкри, че вътрешният процес на нагряване е нарушен при липсата на гена OPN3 и излагането специално на 480-нанометрова дължина на вълната на синя светлина. Тази дължина на вълната е естествена част от слънчевата светлина, но се среща само при ниски нива при повечето изкуствени светлини.

Когато настъпи излагането на светлина, OPN3 подканва белите мастни клетки да отделят мастни киселини в кръвта. Различни видове клетки могат да използват тези мастни киселини като енергия за подхранване на техните дейности. Но кафявата мазнина буквално изгаря мастните киселини (в процес, наречен окисление), за да генерира топлина, която затопля студените мишки.

Когато мишките са били отглеждани, за да им липсва OPN3 гена, те не са успели да се затоплят колкото другите мишки, когато са поставени в хладни условия. Но изненадващо, дори мишките, които имаха правилния ген, не успяха да се затоплят, когато бяха изложени на светлина, на която липсваше синята дължина на вълната.

Тези данни накараха екипа да заключи, че слънчевата светлина е необходима за нормалния енергиен метаболизъм. Поне при мишки. Докато учените силно подозират, че подобен метаболитен път, зависим от светлината, съществува и при хората, те трябва да извършат друга поредица от експерименти, за да го докажат.

"Ако адипоцитният път на светлината OPN3 съществува при хората, има потенциално широки последици за човешкото здраве", се посочва в изследването. "Нашият съвременен начин на живот ни подлага на неестествени светлинни спектри, излагане на светлина през нощта, работа на смени и изоставане, което води до метаболитни нарушения. Въз основа на настоящите констатации е възможно недостатъчно стимулиране на адипоцитите на светлината OPN3 път е част от обяснение за разпространението на метаболитната дерегулация в индустриализираните страни, където неестественото осветление се е превърнало в норма. "

Какво следва?

Вероятно ще са необходими няколко години проучване, за да се изясни това откритие.

Някой ден, на теория, „светлинната терапия“ може да се превърне в метод за предотвратяване на метаболитния синдром да се превърне в диабет. Замяната на вътрешните светлини с по-добри осветителни системи с пълен спектър също може да подобри общественото здраве, казва Ланг.

Необходими са обаче повече проучвания, за да се определи потенциалната терапевтична стойност на светлинната терапия. Въпросите, на които трябва да се отговори, включват определяне на това колко слънчева светлина е необходима за поддържане на здравословен метаболизъм и дали хората, които се борят със затлъстяването, може да нямат функционален ген OPN3 в мастните си клетки. Също неизвестно: кога светлинната терапия ще има най-голямо значение: за бременни майки? За кърмачета и деца? Или за напълно развити възрастни?

Засега обаче „ако хората искат да отнемат нещо лично от това, най-вероятно няма да сбъркате, прекарвайки повече време навън“, казва Ланг.

Относно проучването

Тази работа беше подкрепена от безвъзмездни средства от Националните здравни институти, (R01GM124246, R01EY026921, P30EY001730, R01DK107530, R01EY027077, R01EY027711, R01EY004864, T32GM063483, P30 DK089503); Марк Дж. Ежедневен изследователски фонд за медицина; Изследвания за предотвратяване на слепота; фондация Packard; Американската сърдечна асоциация; и катедрата Goldman на Педиатричния очен институт Abrahamson в Медицински център за детска болница в Синсинати.

В допълнение към Ланг, учени от университета във Вашингтон, университета в Мичиган и университета Емори са допринесли за това проучване. Съавтори от Cincinnati Children's и University of Cincinnati включват: Gowri Nayak, PhD, Kevin Zhang, BS, MS, Shruti Vemaraju, PhD, Yoshinobu Odaka, PhD, April Smith, MS, Brian Upton, BS, Shane D'Souza, BS, Minh-Thanh Nguyen, PhD, Rajib Mukherjee, PhD, Gang Wu, PhD, Robert Schmidt, BS, Xue Mei, PhD, Nathan Petts, BS, Matthew Batie, BA, John Hogenesch, PhD, Takahisa Nakamura, PhD, и Д-р Джоан Санчес-Гурмачес.

Опровержение: AAAS и EurekAlert! не носят отговорност за точността на съобщенията за новини, публикувани в EurekAlert! чрез допринасящи институции или за използване на каквато и да е информация чрез системата EurekAlert.