PNAS：你胖是因為是光照時間太長了？

本文發表時間有點早，但是從科研的角度來看，並不早：文章發表在2015年5月26日PNAS (IF=9.66)，PNAS是美國科學院院刊，雖然這幾年一直升不到10分，可作為一個老牌期刊，而且十分左右的，刊文量也不少。

本文題目是：Prolonged daily light exposure increases body fat mass through attenuation of brown adipose tissue activity。當然，在此之前，也有很多關於晚上光照對體重影響的報道。

今天，我們解說國自然(ID: talk_nsfc)公眾號的文章主題是：PNAS (IF=9.66)：你胖是因為是曬太陽少？那麼，我們一起來看看。

以下是文章首頁：

Abstract

Disruption of circadian rhythmicity is associated with obesity and related disorders, including type 2 diabetes and cardiovascular disease. Specifically, prolonged artificial light exposure associates with obesity in humans, although the underlying mechanism is unclear. Here, we report that increasing the daily hours of light exposure increases body adiposity through attenuation of brown adipose tissue (BAT) activity, a major contributor of energy expenditure. Mice exposed to a prolonged day length of 16- and 24-h light, compared with regular 12-h light, showed increased adiposity without affecting food intake or locomotor activity. Mechanistically, we demonstrated that prolonged day length decreases sympathetic input into BAT and reduces β3-adrenergic intracellular signaling. Concomitantly, prolonging day length decreased the uptake of fatty acids from triglyceride-rich lipoproteins, as well as of glucose from plasma selectively by BAT. We conclude that impaired BAT activity is an important mediator in the association between disturbed circadian rhythm and adiposity, and anticipate that activation of BAT may overcome the adverse metabolic consequences of disturbed circadian rhythmicity.

晝夜節律的失調與肥胖及2型糖尿病和心血管疾病等疾病有關。具體地，長時間人工光暴露與人類肥胖有關，儘管其潛在機制尚不清楚。本文中，作者認為，增加每天的光照時間，也會增加身體的肥胖程度。實驗證明，將小鼠置於16-24小時的人工光照下，與常規12小時相比，在不影響食物的攝入和運動情況下，會增加脂肪。作者的結論是，BAT活性降低，可能是調解人體晝夜節律和肥胖之間關聯的重要因子，同時激活BAT可能會克服干擾晝夜節律性代謝的不良後果。

當然關於本文，在2015年的南都周刊也進行了相關報道，但他們並沒有結合文章具體內容進行分析。這裡我們盡量從文章解析的角度進行再分析！

近日一組通過小鼠實驗得出的結論發表在《美國國家科學院院刊》上：運動量相同，飲食量相同，但長時間待在人造光源下的小鼠，多儲存了25%-50%的脂肪。這項研究也許可以說明生物鐘紊亂、晝夜顛倒與長肉之間的聯繫。

一些研究者甚至發現，長時間接觸人造光源比高脂飲食更容易讓人長胖。

和其它肥胖疾病的相關研究一樣，以荷蘭萊頓大學醫學中心的生化學家Patrick Rensen為首的科學家們拿小鼠做實驗（可憐的小鼠自中學起就出現在各種實驗里，淚……）。他們先把小鼠分成幾組，小鼠單獨住在配有白熾燈的恆溫塑料籠里，飲食量和活動量相同，每天分別在燈光環境下12（正常時長）、16或24小時。研究人員實時監控β3腎上腺素能受體（β3 adrenergic receptor）的活性水平，褐色脂肪組織在血液流動中吸收能量分子（葡萄糖和脂肪酸）的速率，以了解能量的使用情況。

五周後，長時間（16或24小時）接觸人造光源的小鼠，多儲存25%到50%的脂肪。同時，褐色脂肪吸收的營養物質減少，β3腎上腺素能受體活性降低。

褐色脂肪（Brown Adipose Tissue）被譽為「減肥功臣」，產熱效率更高。簡單說來，褐色脂肪能將脂肪轉化為熱量，消耗卡路里。當β3腎上腺素能受體被激活時，褐色脂肪細胞能燃燒更多脂肪。

一般而言，20歲以後，褐色脂肪細胞會隨著年齡增長逐漸減少，但當遇到人造光源長時間照射，褐色脂肪就會像我們常說的「見光死」，活性降低，吸收脂蛋白量減少，血液中的脂肪分子被儲存起來，導致肥胖。

這樣說來，只要避免長時間待在人造光源下，發胖的可能性就會大大減少嗎？

不！基本上我們一睜眼就能接觸到人造光源。

除了白熾燈、LED燈這些常見的家庭照明設備外，蠟燭、智能手機、平板電腦和電視機散發的光線亦屬其中。所以，當我們習慣將部分工作和社會活動轉移到夜間進行，或睡前經常看電視，玩平板，刷手機，花太多時間暴露在人造光源下，晝夜節律被打亂，肥胖和其它相關疾病，如Ⅱ型糖尿病、心血管疾病可能就跟著來了。

「這樣的生活方式或許是現代社會出現流行性肥胖的原因。」此次研究負責人，荷蘭萊頓大學醫學中心生化學家帕特里克?倫森（Patrick C.N. Rensen）指出。

來自德國漢堡大學艾本多夫醫學中心的生化學家約爾格?荷倫（J?rg Heeren）沒有參與項目，但他認為這項研究挺靠譜，也能幫助我們了解褐色脂肪如何在人體運行。

而倫森說，目前把實驗室的研究結果應用到人類，仍為時過早。

但調查結論還是能給減肥的小夥伴們一點小建議：在控制飲食的同時，不妨考慮控制每天接觸人造光源時間，晚上放下電子產品，乖乖地在黑漆漆的房間里睡覺。如果還是擺脫不了睡前刷手機的誘惑，就在心裡默念十遍「會變胖」吧。

當然，如果你是夜班族的話，呃......說不定把這篇文章轉發老闆，他會網開一面呢。

接下來，我們看看文章數據怎麼說。

Fig. 1. Mice were exposed to either 12-, 16-, or 24-h light (n = 9) for 5 wk, and body weight (A), lean mass (B), and fat mass (C) were determined.小鼠暴露於12、16、24小時的光照下五周，測定體重、脂肪等結果。

Fig. 3. Mice were exposed to either 12-, 16-, or 24-h light (n = 9) for 5 wk, and iBAT was isolated. Histological sections were stained for TH, representative images are shown (A; arrows indicate TH staining), and quantified (B).小鼠暴露於12、16、24小時的光照下五周，測定BAT結果。

Conclusion

In conclusion, our study provides evidence that prolonged daily light exposure increases body fat mass through reduction of BAT activity. The present findings support the hypothesis that the relationship between disturbed circadian rhythmicity and adiposity in humans is mediated by impaired BAT activity.

結論

作者的研究證明，長時間的光照會通過減少BAT的活動來增加體重。目前的研究結果支持這一假設：BAT活性的抑制可調節人們晝夜節律紊亂和肥胖之間的關係。

Fig. 5. Proposed model on how light exposure modulates body fat mass through BAT activity. Daily light-exposure duration is perceived by the suprachiasmatic nucleus, which signals toward BAT via the sympathetic nervous system. At normal day length uptake of nutrients by BAT and WAT is in balance, whereas increasing daily light exposure result in reduced BAT activation and subsequent storage of excess energy in WAT. 本文的機制示意圖

Significance

Increased light exposure has been associated with obesity in both humans and mice. In this article, we elucidate a mechanistic basis of this association by performing studies in mice. We report that prolonging daily light exposure increases adiposity by decreasing energy expenditure rather than increasing food intake or locomotor activity. This was caused by a lightexposure period-dependent attenuation of the noradrenergic activation of brown adipose tissue that has recently been shown to contribute substantially to energy expenditure by converting fatty acids and glucose into heat. Therefore, we conclude that impaired brown adipose tissue activity may mediate the relationship between increased light exposure and adiposity.

拓展：

詳細的技術解釋，我們不進行了，接下來進入拓展環節：首先，這個是動物實驗，我們是否可以做一個流調數據？國外儘管也有相關數據，不知道國內有沒有？我們沒有進行詳細的文獻調研。大家可以看看，甚至可以作一篇meta分析或系統綜述，都可以。其次，對於動物實驗來說，如果補充褐色脂肪呢？是否可以做一個交叉驗證？我們從文中看到，作者暫時沒有進行交叉驗證。在此基礎上，我們能否follow一下，發一兩篇文章呢？

我們的解析不一定正確，歡迎專家來拍磚！

Reference：

Kooijman, et al. Prolonged daily light exposure increases body fat mass through attenuation of brown adipose tissue activity. Proc Natl Acad Sci U S A. 2015 May 26;112(21):6748-53.

希望各位醫生朋友能夠繼續喜歡我們「解說國自然」公眾號接下來各個板塊的內容。

最後，祝2017年申報NSFC的醫生朋友們，在8月份金榜題名！

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