Ánh sáng mặt trời có thể chống lại hội chứng chuyển hóa?

Bởi vì sự sống dưới mọi hình thức phát triển dưới ánh sáng của ngôi sao gần nhất của chúng ta, động vật đã tiến hóa để sử dụng khí thải của nó. Rõ ràng nhất, đôi mắt chứa các tế bào cảm quang phát hiện ánh sáng và chia sẻ thông tin với não, từ đó tạo ra hình ảnh về môi trường xung quanh của một người.

Ánh sáng từ mặt trời cũng đưa chúng ta vào chu kỳ đánh thức giấc ngủ sinh học khoảng 24 giờ. Hầu như mọi động vật trên cạn đều sử dụng mặt trời để duy trì nhịp sống hàng ngày của chúng.

Một nghiên cứu mới xuất hiện trên tạp chí Tế bào báo cáo mô tả một cách mới mà ánh sáng mặt trời có thể ảnh hưởng đến cuộc sống của động vật có vú.

Động vật có thể phát hiện ánh sáng bằng cách sử dụng protein gọi là opsins. Hai thành phần phổ biến nhất ở người là melanopsin và neuropsin, xuất hiện trong một số tế bào võng mạc.

Ở các động vật khác, các hợp chất phát hiện ánh sáng có mặt bên ngoài hệ thống thị giác. Ví dụ, ếch có thể phát hiện ánh sáng thông qua các tế bào trong da của chúng được gọi là chromatophores.

Cho đến gần đây, các nhà khoa học tin rằng động vật có vú chỉ phát hiện ánh sáng qua mắt chúng. Tuy nhiên, một số nghiên cứu hiện đã đảo ngược quan niệm này.

Chẳng hạn, một nghiên cứu từ năm 2019 cho thấy neuropsin trong da chuột có thể phát hiện ánh sáng và giúp chúng duy trì nhịp sinh học. Tuy nhiên, bằng chứng về cái gọi là chứng sợ ánh sáng ngoại bào ở động vật có vú là khan hiếm.

Lần đầu tiên, một nghiên cứu mới đã điều tra xem liệu một số protein nhất định trên các tế bào mỡ nằm dưới da cũng có thể phát hiện ánh sáng hay không.

Tác giả nghiên cứu cao cấp Richard Lang, Ph.D. - từ Trung tâm Y tế Bệnh viện Trẻ em Cincinnati ở Ohio - giải thích, Ý tưởng về sự thâm nhập ánh sáng vào mô sâu là rất mới, ngay cả với nhiều đồng nghiệp khoa học của tôi. Nhưng chúng tôi và những người khác đã tìm thấy opsins nằm trong nhiều loại mô. Đây vẫn chỉ là khởi đầu của công việc này.

(adv)

Các nhà nghiên cứu tập trung vào opsin 3 (OPN3). Protein này có mặt trên khắp cơ thể, bao gồm trong não, tinh hoàn, gan và thận.

Họ đã chứng minh rằng OPN3 cũng có mặt trong cả tế bào mỡ của người và chuột, hay tế bào mỡ. Ngoài ra, quan trọng, họ đã chỉ ra rằng ánh sáng có thể truyền đủ sâu qua da chuột để kích hoạt OPN3 trong tế bào mỡ.

Một bước sóng cụ thể của ánh sáng xanh (480 nanomet) kích thích OPN3. Điều này xảy ra trong ánh sáng mặt trời nhưng không phải là ánh sáng nhân tạo.

Trong các thí nghiệm của họ, các nhà khoa học đã sử dụng những con chuột biến đổi gen thiếu gen mã hóa cho OPN3, được gọi là Opn3 , trong tế bào mỡ của chúng.

Khi động vật có vú, bao gồm cả con người, ở trong môi trường lạnh, cơ thể thích nghi. Bên cạnh việc run rẩy, cơ thể đốt cháy chất béo để tạo nhiệt. Mô mỡ trắng là kho dự trữ năng lượng chính và mô mỡ màu nâu chủ yếu chịu trách nhiệm tạo nhiệt (không run) khi chúng ta lạnh.

Trong một quá trình gọi là lipolysis, mô mỡ trắng giải phóng axit béo tự do và glycerol vào máu. Chất béo mỡ màu nâu sau đó lấy các axit béo này và sử dụng chúng để tạo nhiệt.

Ngày càng có nhiều bằng chứng ủng hộ ý kiến ​​cho rằng kích hoạt mỡ màu nâu có thể bảo vệ chống lại hội chứng chuyển hóa. Hội chứng chuyển hóa là một tập hợp các tình trạng, bao gồm tăng huyết áp, lượng đường trong máu cao, mỡ máu bất thường và mỡ cơ thể dư thừa quanh eo.

Khi các nhà nghiên cứu tiếp xúc với những con chuột thiếu Opn3 trong tế bào mỡ của chúng với nhiệt độ lạnh 39,2 FF (4 CC), phản ứng của chúng đối với cảm lạnh đã bị suy yếu. Nhiệt độ cơ thể cốt lõi của chúng thấp hơn so với chuột điều khiển có gen Opn3 nguyên vẹn .

Mỡ nâu ở chuột biến đổi không tạo ra nhiều nhiệt. Điều thú vị là, khi các nhà nghiên cứu không cho những con chuột này ăn, chúng không đốt cháy nhiều chất béo trong điều kiện lạnh như những con chuột bình thường.

Trong một thí nghiệm khác, các nhà nghiên cứu đã đặt những con chuột trưởng thành bình thường trong môi trường lạnh với ánh sáng toàn phổ và theo dõi nhiệt độ cơ thể của chúng.

Sau 3 giờ, họ tắt ánh sáng xanh của bước sóng kích hoạt OPN3 nhưng để lại phần còn lại của quang phổ. Không có bước sóng màu xanh, nhiệt độ lõi của động vật giảm xuống, cung cấp thêm bằng chứng cho thấy ánh sáng tự nhiên, toàn phổ ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất.

Trong một tập hợp thí nghiệm khác, các nhà nghiên cứu đã nuôi những con chuột có gen Opn3 nguyên vẹn dưới ánh sáng thiếu các bước sóng ánh sáng xanh cụ thể thường kích thích OPN3. Các tác giả nghiên cứu gọi điều này là điều kiện ánh sáng trừ đi màu xanh da trời.

Giống như những con chuột thiếu Opn3 , những con chuột được nuôi trong điều kiện ánh sáng xanh không phản ứng hiệu quả với nhiệt độ lạnh và có nhiệt độ lõi thấp hơn khi ở trong điều kiện lạnh. Họ cũng có các tế bào mỡ lớn hơn và không giảm cân khi nhịn ăn.

Nhìn chung, động vật không có Opn3 sử dụng ít năng lượng hơn và tiêu thụ ít thức ăn và nước hơn. Mặc dù chỉ hoạt động như những con chuột bình thường, chúng tiêu tốn ít năng lượng hơn và mang mức chất béo cao hơn.

Nói tóm lại, các tác giả nghiên cứu kết luận rằng ánh sáng mặt trời rất cần thiết cho quá trình chuyển hóa năng lượng lành mạnh.

Mặc dù các nhà khoa học đã thực hiện nghiên cứu này trên chuột, họ tin rằng một cơ chế tương tự có thể tồn tại ở người. Tất nhiên, họ sẽ cần phải thực hiện nhiều nghiên cứu hơn để khám phá xem liệu đây có phải là trường hợp hay không. 

Nếu một con đường tế bào ánh sáng OPN3 tồn tại ở người, có khả năng có ý nghĩa rộng lớn đối với sức khỏe con người. Lối sống hiện đại của chúng ta khiến chúng ta phải chịu quang phổ ánh sáng không tự nhiên, tiếp xúc với ánh sáng vào ban đêm, làm việc theo ca và độ trễ của máy bay, tất cả đều dẫn đến sự gián đoạn trao đổi chất.

Mặc dù các nhà khoa học đang ở giai đoạn đầu của cuộc nghiên cứu này, các tác giả nghiên cứu đưa ra giả thuyết rằng kích thích không đủ của con đường tế bào mỡ OPN3 là một phần của lời giải thích cho sự phổ biến của việc hủy bỏ sự trao đổi chất ở các quốc gia công nghiệp hóa nơi ánh sáng không tự nhiên đã trở thành chuẩn mực.