华科大陈莉莉团队最新研究揭秘晚上不关灯长不高的机理

导读：夜间暴露于人造光（LAN）可诱发肥胖，抑郁症和骨质疏松症，但过度暴露于LAN对组织结构的有害影响知之甚少。

4月7日，华中科技大学陈莉莉团队在《Cell Death & Differentiation》发表了题为“Developmental growth plate cartilage formation suppressed by artificial light at night via inhibiting BMAL1-driven collagen hydroxylation”的研究论文，该研究结果证明了人工LAN可以损害发育生长板软骨细胞外基质(ECM)的形成，并引起内质网(ER)扩张，从而损害骨的形成。过度暴露在LAN中会导致核心生物钟蛋白BMAL1的下调，从而导致胶原蛋白在内质网中堆积。

https://www.nature.com/articles/s41418-023-01152-x

研究背景

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夜间暴露于人造光(LAN)是一个日益严重的全球健康问题，困扰着世界上80%以上的人口。流行病学证据表明，暴露于人造光的轮班工人存在着代谢异常、心血管疾病和抑郁症等风险较高问题。最近的研究表明，即使是一晚的光照也会损害人的血糖水平，增加胰岛素抵抗。作为一种昼夜节律干扰因子，LAN已被证明可以改变激素的表达谱，包括褪黑素和皮质酮，这严重扰乱了日常代谢和昼夜节律。

尽管已经有大量的科学证据表明人工LAN对内分泌功能、生理状况等具有各种有害影响，但LAN是否能引起实质性的器官变化仍是一个未知数。人们还注意到，暴露于人工LAN可能损害骨代谢并导致骨量损失。因此，有必要研究过量LAN对骨形成的调节作用及其潜在机制。

研究结果

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在本研究中，我们证明了人工LAN会损害发育生长板软骨细胞外基质（ECM）的形成并导致内质网（ER）扩张，从而损害骨的形成。过度的LAN暴露会诱发核心生物钟蛋白BMAL1的下调，从而导致ER中的胶原蛋白积累。进一步的研究表明，BMAL1是软骨细胞中脯氨酰4-羟化酶亚基α1（P4ha1）的直接转录激活剂，其协调胶原蛋白脯氨酰羟基化和分泌。LAN诱导的BMAL1下调显着抑制脯氨酸羟基化和胶原蛋白从ER到高尔基体的转运，从而诱导软骨细胞中的ER应激。恢复BMAL1/P4HA1信号传导可有效挽救人工LAN暴露诱导的发育生长板内软骨形成的失调。

通过LAN抑制软骨ECM形成的机制示意图

总之，我们的研究结果表明，LAN是骨骼生长和发育的重要危险因素，并且针对增强BMAL1介导的胶原蛋白羟基化提出的新策略可能是促进骨骼生长的潜在治疗方法。

人造光危害

03

2022年3月14日，美国西北大学研究团队研究表明，对健康成年人而言，与在昏暗环境中的睡眠相比，睡眠期间中度光照一晚会增加夜间心率，降低心率变异性，并增加第二天早上的胰岛素抵抗。此外，较高的交感神经平衡与胰岛素水平之间的正相关关系表明，交感神经激活可能在观察到的光诱导的胰岛素敏感性变化中发挥作用。即睡眠期间暴露于中等室内光照下仅一晚就会损害血糖和心血管调节功能，从而增加心脏病、糖尿病和代谢综合征患病风险。

2022年11月14日，上海交通大学医学院附属瑞金医院徐瑜等人研究发现，夜间暴露于人造光，会改变人体生物钟，影响血糖控制，从而导致糖尿病的患病风险增加28%。

2023年1月19日，中国科学技术大学生命科学与医学部薛天教授团队揭开了光线影响血糖调控的真相。研究发现，光线会通过一条特殊的神经环路作用于棕色脂肪组织，抑制棕色脂肪产热，从而压抑了机体的血糖代谢能力。这项研究解释了人造光与代谢失调之间的关联，由此为血糖代谢失调提供了潜在的治疗与预防思路。昼夜节律导致人体在夜间的血糖代谢能力较差，结合最新研究的结论，当夜晚与光线暴露这两个因素相叠加，会导致血糖代谢能力进一步减弱至谷底。

参考资料：

https://www.nature.com/articles/s41418-023-01152-x