Cell Metab | 太阳给“打工人”的代谢处方：多照自然光改善糖代谢|cell|自然光|节律

撰文 | 风

生物节律指的是生命体为预测和适应地球自转带来的周期性环境变化（如光暗），在进化中形成的内源性时间调节系统。2017年诺贝尔生理学或医学奖共同授予杰弗里·霍尔（Jeffrey C. Hall）、迈克尔·罗斯巴什（Michael Rosbash），以及迈克尔·杨（Michael W. Young），以表彰他们对控制昼夜节律分子机制的发现（详见BioArt报道：）。既往研究已证实内在昼夜节律系统与人体代谢调节密切相关（详见BioArt报道：；；）。流行病学研究表明轮班工人的昼夜节律失调促进代谢紊乱【1-3】。在胰岛素抵抗的老年男性以及从2型糖尿病（type II diabetes，T2D）患者身上获取样本培养的原代肌管中，发现肌肉时钟基因表达的节律性发生改变且线粒体代谢缺乏节律性【4】。因此，昼夜节律系统紊乱或其与外部环境的同步失调可能是导致代谢性疾病的原因之一。

光是人体生物钟的主要“授时因子”，即白天暴露于自然光，夜晚处于黑暗环境。古代社会人们遵循日出而作，日落而息的规律自然生活。然而，在现代社会，许多打工人80%-90%的时间均在室内度过【5】，室内人工照明光照强度低且光谱无动态变化。这种暴露环境使得机体白天光照不足，晚上光照过度。然而，迄今为止，尚无研究在受控条件下探讨室内自然光暴露与典型人工照明环境对T2D患者血糖稳态及其代谢的影响。

2025年12月18日，荷兰马斯特里赫特大学营养与运动科学系Joris Hoeks团队在Cell Metabolism杂志在线发表了题为Natural daylight during office hours improves glucose control and whole-body substrate metabolism的研究文章。该研究通过随机交叉试验，系统比较自然光与人工光在真实办公环境中对2型糖尿病患者代谢的影响，发现自然光可改善血糖控制并增强脂肪氧化，不仅为代谢疾病的光照干预提供了科学依据，又进一步突出人与自然的关系，也提示未来建筑与办公环境设计中应更加重视自然光的健康价值。

在这项随机交叉试验中，作者纳入8名女性和5名男性T2D患者。患者平均年龄70岁，11名患者使用降糖药物，试验期间服用降糖药物的患者不改变药物剂量。参与者在办公时间（08:00-17:00）光干预经历两个阶段，并作为自身对照，每个阶段持续103小时，其中一个阶段在室内暴露于人工照明，另一个阶段暴露于自然光。两个光照干预阶段之间至少间隔4周的洗脱期。人工光照来自荧光灯和发光二极管。光谱仪监测表明人工光照强度恒定，自然光照强度每天随时间变化。参与者主要监测指标包括持续血糖监测，血压和心率以及核心体温和皮肤温度，血清样本和血单核细胞的多组学分析（代谢组学、脂质组学和RNA测序）以及主观睡眠结局和情绪状态。结果显示，试验者在两种光照条件下的体力活动水平、主观睡眠质量、情绪和舒适度、24小时血压和心率以及环境温度、核心体温和皮肤温度并无差异。持续血糖监测显示，参与者在干预期间的平均血糖水平无差异，但自然光条件下正常血糖范围的持续时间更长，且24小时血糖振幅更低。机体能量代谢监测显示自然光条件下全天脂肪氧化率更高，但两种光照条件下24小时血浆代谢物（血糖、游离脂肪酸和甘油三酯等）无差异。另外，分析显示两种光照下褪黑素开始分泌时间无差异，但自然光条件下褪黑素分泌水平更高。不仅如此，在空腹后采集的骨骼肌活检样本中，核心时钟基因 Bmal1、Clock、Reverbα、Rorα和Per3的mRNA水平无差异，但自然光条件下时钟基因 Per1和Cry1的 mRNA水平更高，提示自然光可能影响T2D患者骨骼肌中的分子时钟。多组学分析揭示自然光对代谢组学、脂质组学和单核细胞RNA转录产生不同影响，主要表现为自然光下尿嘧啶、胆酸、谷氨酸、苏氨酸升高；磷脂类增加，胆固醇酯和神经酰胺降低；单核细胞LINC01134、MIR8085、FAM157A、TOB1-AS1和MGC16142增加。

综上所述，这项研究通过比较2型糖尿病患者在自然光和人工光办公照明场景发现暴露于自然光具有代谢益处，表现为血糖控制和脂肪酸代谢得到改善。该研究不仅进一步指出自然光暴露与代谢健康之间的相互作用，也为未来建筑环境设计提供指导。

https://doi.org/10.1016/j.cmet.2025.11.006

制版人：十一

参考文献

1. Frank A J L, Scheer., Michael F, Hilton., Christos S, Mantzoros., Steven A, Shea.(2009). Adverse metabolic and cardiovascular consequences of circadian misalignment.Proc Natl Acad Sci U S A, 106(11), 4453-8. doi:10.1073/pnas.0808180106

2. Céline, Vetter., Hassan S, Dashti., Jacqueline M, Lane., Simon G, Anderson., Eva S, Schernhammer., Martin K, Rutter., Richa, Saxena., Frank A J L, Scheer.(2018). Night Shift Work, Genetic Risk, and Type 2 Diabetes in the UK Biobank.Diabetes Care, 41(4), 762-769. doi:10.2337/dc17-1933

3. Hogne Vikanes, Buchvold., Ståle, Pallesen., Nicolas M F, Øyane., Bjørn, Bjorvatn.(2015). Associations between night work and BMI, alcohol, smoking, caffeine and exercise--a cross-sectional study.BMC Public Health, 15(0), 1112. doi:10.1186/s12889-015-2470-2

4. Jakob, Wefers., Niels J, Connell., Ciarán E, Fealy., Charlotte, Andriessen., Vera, de Wit., Dirk, van Moorsel., Esther, Moonen-Kornips., Johanna A, Jörgensen., Matthijs K C, Hesselink., Bas, Havekes., Joris, Hoeks., Patrick, Schrauwen.(2020). Day-night rhythm of skeletal muscle metabolism is disturbed in older, metabolically compromised individuals.Mol Metab, 41(0), 101050. doi:10.1016/j.molmet.2020.101050

5. Christian, Schweizer., Rufus David, Edwards., Lucy, Bayer-Oglesby., William James, Gauderman., Vito, Ilacqua., Matti Juhani, Jantunen., Hak Kan, Lai., Mark, Nieuwenhuijsen., Nino, Künzli.(2006). Indoor time-microenvironment-activity patterns in seven regions of Europe.J Expo Sci Environ Epidemiol, 17(2), 170-81. doi:10.1038/sj.jes.7500490

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