Cell Metabolism (29分): 想减肥？试试这个方法！不同的光照时间或能影响人体代谢，少晒太阳能减肥

小时候常听老一辈说，“多晒晒太阳有利于长高”，这是因为紫外线照射会形成维生素D，从而促进骨骼形成。换言之：晒太阳可以调节人体代谢水平。众多研究表明，日照长度可以调节包括代谢在内的许多生理过程，对身体健康产生影响；然而，日照长度对代谢的具体作用机制尚不清楚，如何影响健康也有待进一步探索。

近日，哥本哈根大学相关研究团队在cell子刊Cell Metabolism上发表的研究成果表明，季节性光照能通过调节进食时间来影响能量代谢和外周生物钟，且这一过程与褪黑素分泌无关。这一研究有助于进一步认识昼夜长短对能量代谢的作用及机制，有助于制定改善整体代谢健康的新策略。

一、研究内容与思路

1、在SL光周期下饲养的小鼠体重和脂肪增加速度变慢，能量消耗（EE）增加

将C57小鼠随机分为低脂饮食（LFD）组跟高脂饮食（HFD）组，并在三种不同光照（SL 6L:18D、EL 12L:12D或LL 18L:6D）下培养13周。

结果发现，所有小鼠能量摄入无差异。而相比于LFD小鼠，HFD小鼠体重显著增加；但相比长光照射（LL），短光照射（SL）的小鼠体重增加更少，且能量消耗更多。

此外，相比于LFD小鼠，HFD小鼠甘油三酯增加，但相比于LLLL光周期小鼠，SL光周期小鼠甘油三酯减少。HFD喂养的小鼠葡萄糖耐量、胰岛素耐受性下降和胰岛素水平升高，而SL照射可以改善这一现象。

研究思路：光周期会影响能量代谢，而能量又是从食物中获取的。对此，作者首先比对了不同饮食、不同光周期的小鼠能量摄入情况、体重情况以及能量代谢情况，将光周期与小鼠体重、能量消耗及代谢相联系起来。

2、光周期影响食物摄入的模式、呼吸交换率和与禁食相关的代谢产物的节律性

作者研究了小鼠昼夜周期的能量平衡以及代谢情况。结果发现，SL和LL光周期小鼠的循环葡萄糖和胰岛素水平没有差异；相比于SL光周期小鼠，LL光周期小鼠的每日能量摄入和呼吸交换率(RER)浮动较低。

此外，HFD小鼠血浆非酯化脂肪酸(NEFAs)水平存在更高的节律性，而LFD小鼠肝糖原含量的节律性也随着光照的变化而变化。以上数据表明，光周期会影响能量代谢物的处理和储存。

研究思路：明确了能量摄入相同，而光周期会影响小鼠体重增加幅度以及能量消耗情况，那究竟是怎么发挥的影响呢？影响了哪方面呢？对此，展开了进一步探索。

3、光周期改变外周组织核心生物钟转录本相位和小鼠行为

作者对小鼠肝脏组织进行了RNA测序，并对小鼠肌肉、白脂肪组织（WAT）、肩胛间棕色脂肪组织（BAT）和下丘脑进行了聚合酶链式反应PCR，来研究光周期对节律基因的影响。

结果发现，节律基因与光周期有关系。进一步发现，光周期改变外周组织中核心时钟转录本相位和小鼠行为，主要改变节律的相位。其中，节律性转录、循环皮质酮、运动活动和食物摄入均受到光周期的影响。

研究思路：明确了光周期影响了哪方面代谢后，作者进一步研究这种影响是直接影响的基因层面还是其他层面呢？对此，采用了转录组测序及pcr来检验基因相关水平。

4、SL光周期肝脏中与禁食相关转录物增加

进一步研究了光周期对肝脏中节律基因的影响。作者发现，SL与LL光周期比较产生的差异节律转录物数量最多，而SL与EL比较产生的差异节律转录物较少，且在LL和EL之间没有发现差异节律转录物。深入探索后发现，与脂肪形成相关的基因集在LL中表达增加，与禁食相关的基因集在SL中表达增加。以上表明，光周期改变了肝脏中参与能量代谢的转录物的节律性。

研究思路：上述部分证明，光周期是通过影响基因水平来调节代谢的，并进一步明确了不同的光周期对哪些基因的作用更为显著，以便后续根据需求来选择不同的光周期。

5、限时喂养降低了光周期对呼吸交换率（RER）和禁食相关代谢产物节律性的影响

光周期会影响进食时间，对此，作者使用6小时限时喂养（TRF）来研究光周期之间的代谢差异是否是因进食造成的。

结果发现，限制进食时间不仅消除了LL和SL光周期之间能量摄入模式的差异，还减少了LFD和HFD小鼠的总能量摄入，但不同光周期组之间没有差异。SL光周期小鼠在平均RER高于LL光周期小鼠，而TRF消除了光周期对RER的影响。不同光周期的TRF小鼠肝脏甘油三酯和血浆未酯化脂肪酸（NEFA）含量相似。综上所述，光周期之间的代谢差异与进食时间长短不一有关。

研究思路：白天的长短会影响进食的时间，也就是光周期会影响进食时间，那进食时间会不会是产生以上差异的主要因素？有没有可能LL小鼠吃得多，所以体重增长多，脂肪形成多？

6、光周期对能量代谢的影响与褪黑素的节律性分泌的关系

进一步，作者探索了褪黑素的节律性分泌是否会改变光周期对能量代谢的影响，将HFD喂养的富含褪黑激素的C3H/He小鼠暴露在SL或LL光周期一定时间后检查能量代谢和昼夜节律。

结果发现，能量摄入相同的情况下，与LL光周期小鼠相比，SL光周期小鼠的体重和脂肪质量增加较少，能量摄入节律性增加，RER增加，EE增加，血浆NEFA水平的振幅更高，与上述C57小鼠结果一致；但不同光照C3H/He小鼠肝脏甘油三酯含量并没有差异。

研究思路：与昼夜节律息息相关的还有褪黑素的分泌，那褪黑素跟光周期影响能量代谢有没有联系？有着什么联系？此外，作者这里采用富含褪黑素的小鼠来进行实验，还可以起到将C57小鼠所得结果在另一种小鼠身上验证重现的用处。

二、小结

从日常生活出发，不同的光周期会影响代谢，代谢又与体重及能量消耗相关。对此，作者将多点联系起来，首先明确了光周期影响体重、能量消耗及代谢，进一步探索怎么发挥的影响、影响哪一环节，以及是否是从基因层面发挥的影响等等。这一研究为进一步认识白昼长度影响能量代谢的机制提供了新的见解，有助于理解昼夜节律中断对哺乳动物能量代谢的影响。

本研究给科研人的启示：可由此不断去拓展，光照影响代谢，有助于减肥或增重，那么对于疾病方面有没有什么作用？可以探索类似的规律，结合文章中实验的验证方法和严谨的思路去尝试复刻。

参考文献：

[1] Small L,Lundell LS, Iversen J, Ehrlich AM, Dall M, Basse AL, Dalbram E, Hansen AN,Treebak JT, Barrès R, Zierath JR. Seasonal light hours modulate peripheralclocks and energy metabolism in mice. Cell Metab. 2023 Oct3;35(10):1722-1735.e5. doi: 10.1016/j.cmet.2023.08.005. Epub 2023 Sep 8. PMID:37689069.

撰写：MIE