Artikel zur Langlebigkeit

Eine geringe Sonneneinstrahlung erhöht das Risiko eines metabolischen Syndroms

natürliche Sonneneinstrahlung kann dem metabolischen Syndrom vorbeugen
  • Lichteinwirkung reguliert die Art und Weise, wie unsere Fettzellen Energie produzieren. Wenn Sie zu viel Zeit drinnen verbringen, kann dieser Prozess gestört werden.

  • In dieser Studie an Mäusen ist Sonnenlicht für einen normalen Energiestoffwechsel erforderlich, was das metabolische Syndrom verhindern könnte.

  • Das Gen OPN3 veranlasst weiße Fettzellen, bei Lichteinwirkung bei Mäusen Fettsäuren ins Blut abzugeben, was die Aktivität ankurbelt und Energie liefert.

  • Sonneneinstrahlung sorgt für ein hohes Maß an blauem Licht einer bestimmten Wellenlänge, das bei künstlichem Licht in geringen Mengen vorkommt.

Dieser Artikel wurde auf EurekAlert.org veröffentlicht:

Ja, Fettzellen tief unter der Haut können Licht wahrnehmen. Und wenn der Körper nicht ausreichend dem richtigen Licht ausgesetzt ist, verhalten sich Fettzellen anders.

Diese am 21. Januar 2020 in der Zeitschrift Cell Reports veröffentlichte Entdeckung wurde von Wissenschaftlern des Cincinnati Children's entdeckt, die untersuchten, wie Mäuse ihre Körpertemperatur kontrollieren. Was sie herausfanden, hat Auswirkungen, die weit über die Beschreibung hinausgehen, wie Mäuse warm bleiben.

Die Studie zeigt, dass Lichteinwirkung reguliert, wie zwei Arten von Fettzellen zusammenarbeiten, um die Rohstoffe zu produzieren, die alle anderen Zellen zur Energiegewinnung nutzen. Die Autoren der Studie führen weiter aus, dass Störungen dieses grundlegenden Stoffwechselprozesses offenbar einen ungesunden Aspekt des modernen Lebens widerspiegeln – zu viel Zeit in Innenräumen zu verbringen.

„Unser Körper hat sich im Laufe der Jahre unter dem Sonnenlicht weiterentwickelt und dabei auch lichtempfindliche Gene namens Opsine entwickelt“, sagt Dr. Richard Lang, Entwicklungsbiologe und leitender Autor der Studie. „Aber jetzt verbringen wir einen Großteil unserer Tage unter künstlichem Licht, das nicht das gesamte Lichtspektrum bietet, das wir alle von der Sonne erhalten.“

Lang leitet die Visual Systems Group am Cincinnati Children's und ist Autor oder Co-Autor von mehr als 120 Forschungsarbeiten, darunter viele zur Augenentwicklung und zur Interaktion von Licht mit Zellen außerhalb des Auges.

„Dieses Papier stellt eine bedeutende Veränderung in der Art und Weise dar, wie wir die Auswirkungen von Licht auf unseren Körper sehen“, sagt Lang.

Neues Licht auf die Rolle des Lichts werfen

Viele Menschen wissen, dass bestimmte Wellenlängen des Lichts schädlich sein können, etwa die Gammastrahlung einer Atombombe oder zu viel ultraviolettes Licht der Sonne, die unsere Haut verbrennt. Diese Studie von Lang und Kollegen beschreibt eine andere, gesunde Rolle der Lichtexposition.

Trotz des Fells einer Maus oder der Kleidung eines Menschen dringt Licht in unseren Körper ein. Photonen – die Grundteilchen des Lichts – können langsamer werden und sich zerstreuen, sobald sie die äußeren Hautschichten passieren, sagt Lang. Aber sie dringen tatsächlich ein, und wenn sie es tun, beeinflussen sie das Verhalten der Zellen.

Langs Arbeit in dieser Richtung geht auf das Jahr 2013 zurück, als er eine in Nature veröffentlichte Studie leitete, die zeigte, wie sich Lichteinwirkung auf die Augenentwicklung bei fötalen Mäusen auswirkte. Kürzlich, im Jahr 2019, veröffentlichten Lang und Kollegen zwei weitere Artikel, einen im April in Nature Cell Biology, der über mögliche Vorteile der Lichttherapie für die Augenentwicklung bei Frühgeborenen berichtete, und eine weitere Studie im Oktober in Current Biology, in der detailliert beschrieben wird, wie Lichtrezeptoren im Auge wirken Haut hilft Mäusen, ihre innere Uhr zu regulieren.

Die neue Studie in Cell Reports enthält wichtige Beiträge von Russell Van Gelder, MD, PhD, und Ethan Buhr, PhD, von der University of Washington, und Randy Seeley, PhD, University of Michigan.

„Diese Idee des Eindringens von Licht in tiefes Gewebe ist selbst für viele meiner wissenschaftlichen Kollegen sehr neu“, sagt Lang. „Aber wir und andere haben Opsine in verschiedenen Gewebetypen gefunden. Dies ist erst der Anfang dieser Arbeit.“

Wie Licht ein inneres Feuer entfacht

In den neuesten Erkenntnissen untersuchte das Forscherteam, wie Mäuse reagieren, wenn sie kalten Temperaturen von etwa 40 °F ausgesetzt werden. Sie wussten bereits, dass Mäuse, ähnlich wie Menschen, sowohl eine Reaktion auf Zittern als auch auf eine interne Fettverbrennung nutzen, um sich zu erwärmen.

Eine eingehendere Analyse ergab, dass der interne Erwärmungsprozess durch das Fehlen des OPN3-Gens und die spezifische Einwirkung von blauem Licht mit einer Wellenlänge von 480 Nanometern beeinträchtigt ist. Diese Wellenlänge ist ein natürlicher Teil des Sonnenlichts, kommt aber bei den meisten künstlichen Lichtquellen nur in geringen Mengen vor.

Bei Lichteinwirkung regt OPN3 weiße Fettzellen dazu an, Fettsäuren in den Blutkreislauf abzugeben. Verschiedene Zelltypen können diese Fettsäuren als Energie für ihre Aktivitäten nutzen. Aber braunes Fett verbrennt die Fettsäuren buchstäblich (in einem Prozess namens Oxidation), um Wärme zu erzeugen, die die frierenden Mäuse aufwärmt.

Wenn Mäuse so gezüchtet wurden, dass ihnen das OPN3-Gen fehlte, konnten sie sich nicht so stark aufwärmen wie andere Mäuse, wenn sie kühlen Bedingungen ausgesetzt wurden. Aber überraschenderweise gelang es selbst Mäusen mit dem richtigen Gen nicht, sich aufzuwärmen, wenn sie Licht ausgesetzt wurden, dem die blaue Wellenlänge fehlte.

Diese Daten veranlassten das Team zu dem Schluss, dass Sonnenlicht für einen normalen Energiestoffwechsel erforderlich ist. Zumindest bei Mäusen. Während die Wissenschaftler stark vermuten, dass ein ähnlicher lichtabhängiger Stoffwechselweg beim Menschen existiert, müssen sie eine weitere Reihe von Experimenten durchführen, um dies zu beweisen.

„Wenn der Licht-OPN3-Adipozytenweg beim Menschen existiert, gibt es möglicherweise weitreichende Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit“, heißt es in der Studie. „Unser moderner Lebensstil setzt uns unnatürlichen Lichtspektren, nächtlicher Lichtexposition, Schichtarbeit und Jetlag aus, was zu Stoffwechselstörungen führt. Basierend auf den aktuellen Erkenntnissen ist es möglich, dass die Stimulation des Licht-OPN3-Adipozyten unzureichend ist.“ Dieser Signalweg ist Teil einer Erklärung für die weit verbreitete Deregulierung des Stoffwechsels in Industrienationen, in denen unnatürliche Beleuchtung zur Norm geworden ist.“

Was kommt als nächstes?

Es wird wahrscheinlich mehrere Jahre der Forschung erfordern, um diese Entdeckung zu konkretisieren.

Theoretisch könnte die „Lichttherapie“ eines Tages eine Methode sein, um zu verhindern, dass sich das metabolische Syndrom zu Diabetes entwickelt. Der Ersatz von Innenbeleuchtung durch bessere Vollspektrum-Beleuchtungssysteme könnte auch die öffentliche Gesundheit verbessern, sagt Lang.

Es sind jedoch weitere Studien erforderlich, um den potenziellen therapeutischen Wert der Lichttherapie zu bestimmen. Zu den zu beantwortenden Fragen gehört die Bestimmung, wie viel Sonnenlicht zur Unterstützung eines gesunden Stoffwechsels benötigt wird und ob Menschen, die mit Fettleibigkeit zu kämpfen haben, möglicherweise kein funktionsfähiges OPN3-Gen in ihren Fettzellen haben. Auch unbekannt: Wann wäre Lichttherapie am wichtigsten: für schwangere Mütter? Für Säuglinge und Kinder? Oder für voll entwickelte Erwachsene?

Vorerst jedoch: „Wenn die Leute etwas Persönliches daraus mitnehmen wollen, können Sie wahrscheinlich nichts falsch machen, indem Sie mehr Zeit draußen verbringen“, sagt Lang.

Die Studie wurde veröffentlicht in Zellberichte im Januar 2020.



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