A zsírsejtek érzékelik a napfényt - a nem elegendő mennyiség növeli a metabolikus szindróma kockázatát

A Cincinnati Children szemfüles vizsgálata azt sugallja, hogy a nap hiánya a szezonális affektív rendellenességeken túlmutató problémákhoz is vezethet

Cincinnati Gyermekkórház Orvosi Központ

napfényt

KÉP: Ezek a képek két helyen mutatják az OPN3 gén (kék színű) expresszióját egerek fehér zsírsejtjeiben. A felső panelen interscapularis fehér adipociták láthatók (a. Réteg fölött

Hitel: Cincinnati Gyermekek

CINCINNATI - Igen, a bőröd mélyén található zsírsejtek érzékelhetik a fényt. És amikor a testek nem jutnak eléggé a megfelelő fényfajtákhoz, a zsírsejtek másként viselkednek.

Ezt a felfedezést, amelyet 2020. január 21-én tették közzé a Cell Reports folyóiratban, a Cincinnati Children tudósai tárták fel, akik azt tanulmányozták, hogy az egerek hogyan szabályozzák testhőmérsékletüket. Amit megtaláltak, annak messze túlmutató következményei vannak az egerek melegségének megőrzésén.

A tanulmány azt mutatja, hogy a fénysugárzás szabályozza, hogy kétféle zsírsejt hogyan működik együtt az alapanyagok előállítása érdekében, amelyeket az összes többi sejt felhasznál energiához. A tanulmány szerzői azt mondják, hogy ennek az alapvető anyagcsere-folyamatnak a zavarai a modern élet egészségtelen aspektusát tükrözik - túl sok időt töltenek bent.

"Testünk az évek során a napfény alatt fejlődött, ideértve az opszinek nevű fényérzékelő géneket is" - mondja Richard Lang, PhD, fejlődésbiológus, a tanulmány vezető szerzője. "De most napjaink nagy részét mesterséges fény alatt éljük, ami nem biztosítja a teljes fényspektrumot, amelyet mindannyian a naptól kapunk."

Lang a Cincinnati Gyermekeknél látja el a vizuális rendszerek csoportját, és több mint 120 kutatási cikket írt vagy társszerző, köztük sok a szem fejlődésével és a fény kölcsönhatásával a szemen kívüli sejtekkel.

"Ez a tanulmány jelentős változást jelent abban, ahogyan a fény hatását testünkre tekintjük" - mondja Lang.

Új megvilágítás a fény szerepére

Sokan megértik, hogy a fény bizonyos hullámhosszai károsak lehetnek, mint például az atombomba gammasugárzása vagy a nap túl sok ultraibolya fénye, amely égeti a bőrünket. Ez a Lang és munkatársai által készített tanulmány a fényterhelés más, egészséges szerepét írja le.

Az egér bundája vagy egy személy ruházata ellenére a fény bejut a testünkbe. Lang szerint a fotonok - a fény alapvető részecskéi - lelassulhatnak és szétszóródhatnak, ha áthaladnak a bőr külső rétegein. De valóban bejutnak, és amikor bejutnak, befolyásolják a sejtek viselkedését.

Lang ilyen irányú munkája 2013-ig nyúlik vissza, amikor a Nature-ben publikált tanulmányt vezette, amely megmutatta, hogy a fényterhelés hogyan befolyásolta a szem fejlődését a magzati egerekben. Nemrégiben, 2019-ben Lang és munkatársai még két cikket tettek közzé, egyet áprilisban a Nature Cell Biology-ban, amely beszámolt a fényterápia lehetséges előnyeiről a koraszülöttek szemfejlődésében, és egy másik tanulmányt októberben a Current Biology-ban, amely részletezi, hogy a a bőr segít az egereknek szabályozni a belső órájukat.

A Cell Reports új tanulmánya Russell Van Gelder, Ph.D., és Ethan Buhr, PhD, a Washingtoni Egyetem és Randy Seeley, PhD, Michigan Egyetem fontos hozzájárulásait tartalmazza.

"Ez a gondolat, hogy a fény behatol a mély szövetekbe, sok új tudományos kollégám számára is nagyon új" - mondja Lang. "De mi és mások találtunk különböző szövettípusokban található opszinokat. Ez még mindig csak ennek a munkának a kezdete."

Hogyan gyújthatja meg a fény a belső tüzet

A legújabb eredmények szerint a kutatócsoport azt tanulmányozta, hogyan reagálnak az egerek hideg hőmérsékletnek kitéve - kb. 40 ° F-ra. Tudták már, hogy az egerek, akárcsak az emberek, borzongó és belső zsírégető reakciót is használnak önmaguk melegítésére.

Mélyebb elemzésből kiderült, hogy a belső hevítési folyamat sérül az OPN3 gén hiányában, és kifejezetten 480 nanométeres kék fény hullámhosszának van kitéve. Ez a hullámhossz a napfény természetes része, de csak a legtöbb mesterséges fényben fordul elő alacsony szinten.

Amikor a fény hatására bekövetkezik, az OPN3 felszólítja a fehér zsírsejteket, hogy zsírsavakat szabadítsanak fel a véráramba. Különböző típusú sejtek felhasználhatják ezeket a zsírsavakat energiává tevékenységeik felpörgetésére. De a barna zsír szó szerint megégeti a zsírsavakat (az oxidációnak nevezett folyamatban), hogy hőt termeljen, amely felmelegíti a hideg egereket.

Amikor az egereket nem tenyésztették az OPN3 gén hiányában, hideg körülmények között nem tudtak annyira felmelegedni, mint más egerek. De meglepő, hogy még a megfelelő génnel rendelkező egerek sem melegedtek fel, amikor olyan fénynek voltak kitéve, amelynek hiányzott a kék hullámhossz.

Ezek az adatok arra késztették a csapatot, hogy arra a következtetésre jusson, hogy a normál energia-anyagcseréhez napfényre van szükség. Legalábbis egereknél. Míg a tudósok erősen gyanítják, hogy hasonló fényfüggő anyagcsere út létezik az emberekben, ennek bizonyításához egy újabb kísérletsorozatot kell végrehajtani.

"Ha a fény-OPN3 adipocita útvonal létezik az emberekben, akkor potenciálisan tág következményei lehetnek az emberi egészségre" - állítja a tanulmány. "Modern életmódunk természetellenes fényspektrumoknak, éjszakai fényterhelésnek, műszakos munkának és sugárzavarnak vet minket alá, amelyek mind anyagcserezavarokat okoznak. A jelenlegi eredmények alapján lehetséges, hogy a fény-OPN3 adipocita elégtelen stimulálása Az út a metabolikus dereguláció elterjedtségének magyarázatának része az iparosodott országokban, ahol a természetellenes világítás vált normává. "

Mi a következő lépés?

Valószínűleg több éves tanulmányra lesz szükség a felfedezés pontosításához.

Valamikor elméletileg a "fényterápia" módszerré válhat a metabolikus szindróma cukorbetegséggé válásának megakadályozására. Lang szerint a beltéri lámpák cseréje jobb, teljes spektrumú világítási rendszerekkel szintén javíthatja a közegészségügyet.

További tanulmányokra van azonban szükség a fényterápia potenciális terápiás értékének megállapításához. A megválaszolandó kérdések között szerepel annak meghatározása, hogy mennyi napfényre van szükség az egészséges anyagcseréhez, és hogy az elhízással küzdő embereknél hiányozhat-e funkcionális OPN3 gén a zsírsejtekben. Ismeretlen: mikor számítana a fényterápia leginkább: terhes anyáknak? Csecsemőknek és gyerekeknek? Vagy teljesen fejlett felnőtteknek?

Egyelőre azonban "ha az emberek bármi személyes dolgot el akarnak venni ettől, akkor valószínűleg nem tévedhet el, ha több időt tölt el kint" - mondja Lang.

A tanulmányról

Ezt a munkát az Országos Egészségügyi Intézetek támogatásai támogatták (R01GM124246, R01EY026921, P30EY001730, R01DK107530, R01EY027077, R01EY027711, R01EY004864, T32GM063483, P30 DK089503); a Mark J. Daily MD Kutatási Alap; Kutatások a vakság megelőzésére; a Packard Alapítvány; az American Heart Association; és a Cincinnati Gyermekkórház Orvosi Központjában az Abrahamson Gyermekszemészeti Intézet Goldman elnöke.

Lang mellett a Washingtoni Egyetem, a Michigani Egyetem és az Emory Egyetem tudósai járultak hozzá ehhez a tanulmányhoz. Társszerzők a Cincinnati Gyermekektől és a Cincinnati Egyetemtől: 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, és Joan Sanchez-Gurmaches, PhD.

Jogi nyilatkozat: AAAS és EurekAlert! nem felelősek az EurekAlert-hez eljuttatott sajtóközlemények pontosságáért! közreműködő intézmények által vagy bármilyen információ felhasználása az EurekAlert rendszeren keresztül.