近日，南方科技大学生命科学学院饶枫副教授联合中国科学技术大学薛天教授在 Nature Metabolism 上在线发表了题为“Circadian-independent light regulation of mammalian metabolism”的展望综述（Perspective）,从“夜光扰乱ipRGC-SCN光同步轴与代谢节律”“光通过ipRGC调节代谢的非节律依赖机制”“独立于ipRGC的光-脑连接调节代谢”和“外周光感受器的代谢调节作用”四个角度深入总结了光照如何通过非昼夜节律依赖的方式，深刻影响哺乳动物的葡萄糖稳态、产热等生命活动。

本综述首先总结了日间光照对于哺乳动物的生命活动，特别是对具有节律特性的活动，如运动、代谢、视觉成像、体温和睡眠-觉醒周期等调控。除此之外，适度的光照对于抑郁、疼痛、药物成瘾等具有一定的治疗效果。然而，越来越多的研究表明，人工夜间光源（aLAN）对于生命健康有害。文章详细梳理了人工夜间光源（aLAN）通过何种方式对生理活动造成重大干扰。研究表明，轮班工作者由于光照和食物摄入的时间错位，可能会干扰其生物钟，导致认知、情绪和睡眠障碍，以及肿瘤、免疫系统疾病、心血管疾病和代谢性疾病等（图1）。

图1 日间光照与夜间光照对于人类的影响

随后，本综述详细总结了光照对于哺乳动物的非节律依赖调节机制。尽管视网膜光感受器，尤其是内在光敏感的视网膜神经节细胞（ipRGCs），在调节生物钟中起着重要作用，但光照对代谢的影响并不局限于此。许多非节律依赖的光调控现象都是以一种独立于生物钟的方式实现的，比如光照通过SONAVP→PVN→NTSVgat→Rpa→SNS神经环路实现对葡萄糖稳态、产热等代谢过程的调节。此外，表达黑素蛋白（melanopsin，opn4）的ipRGCs介导的神经环路，通过下丘脑的视交叉上核（SCN）和其他核团，调控糖皮质激素分泌，食物摄取，睡眠活动等（图2）。除眼球外，其他许多组织也会表达视蛋白，它们可以直接接受光照的调控。比如表达在动脉血管平滑肌细胞的opn3/opn4可以参与血压的调控；表皮细胞表达的opn3可以直接介导表皮细胞分化；而脂肪组织上表达opn3可以直接感知光照，调控线粒体激活、脂解、产热等。另外，UVB可直接调控黑色素生成，和食物摄入，但具体的视蛋白还不清楚。

图2 光照非节律效应的神经环路

本综述全面总结了光照对于机体的非节律依赖的调控，归纳梳理了不同组织中视蛋白的功能。对于未来的研究方向进行了展望。尽管光不是直接的代谢燃料，但它深刻地影响哺乳动物的生理机能。鉴于全球光污染的激增以及它与代谢异常的密切联系，理解光对代谢的昼夜节律和非昼夜节律调控至关重要未来需要进一步深入研究光对代谢的非昼夜节律效应，包括光对内分泌系统的急性效应、光对脂质代谢的调控、以及光疗在行为和代谢疾病中的潜在应用，这对于理解和治疗相关疾病有重要意义。

饶枫和薛天为本综述的共同通讯作者。饶枫实验室的研究得到了国家自然科学基金委优秀青年基金和面上项目、深圳医学科学院、深圳市科技创新委员会和深圳市科技计划的支持。

文章链接：https://www.nature.com/articles/s42255-024-01051-6

饶枫课题组连接：https://faculty.sustech.edu.cn/raof/

供稿：生命科学学院饶枫课题组

编辑：付文卿

审核：万峻