撰文 | 風

生物節(jié)律指的是生命體為預測和適應地球自轉帶來的周期性環(huán)境變化（如光暗），在進化中形成的內(nèi)源性時間調節(jié)系統(tǒng)。2017年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎共同授予杰弗里·霍爾（Jeffrey C. Hall）、邁克爾·羅斯巴什（Michael Rosbash），以及邁克爾·楊（Michael W. Young），以表彰他們對控制晝夜節(jié)律分子機制的發(fā)現(xiàn)（詳見BioArt報道：）。既往研究已證實內(nèi)在晝夜節(jié)律系統(tǒng)與人體代謝調節(jié)密切相關（詳見BioArt報道：；；）。流行病學研究表明輪班工人的晝夜節(jié)律失調促進代謝紊亂【1-3】。在胰島素抵抗的老年男性以及從2型糖尿病（type II diabetes，T2D）患者身上獲取樣本培養(yǎng)的原代肌管中，發(fā)現(xiàn)肌肉時鐘基因表達的節(jié)律性發(fā)生改變且線粒體代謝缺乏節(jié)律性【4】。因此，晝夜節(jié)律系統(tǒng)紊亂或其與外部環(huán)境的同步失調可能是導致代謝性疾病的原因之一。

光是人體生物鐘的主要“授時因子”，即白天暴露于自然光，夜晚處于黑暗環(huán)境。古代社會人們遵循日出而作，日落而息的規(guī)律自然生活。然而，在現(xiàn)代社會，許多打工人80%-90%的時間均在室內(nèi)度過【5】，室內(nèi)人工照明光照強度低且光譜無動態(tài)變化。這種暴露環(huán)境使得機體白天光照不足，晚上光照過度。然而，迄今為止，尚無研究在受控條件下探討室內(nèi)自然光暴露與典型人工照明環(huán)境對T2D患者血糖穩(wěn)態(tài)及其代謝的影響。

2025年12月18日，荷蘭馬斯特里赫特大學營養(yǎng)與運動科學系Joris Hoeks團隊在Cell Metabolism雜志在線發(fā)表了題為Natural daylight during office hours improves glucose control and whole-body substrate metabolism的研究文章。該研究通過隨機交叉試驗，系統(tǒng)比較自然光與人工光在真實辦公環(huán)境中對2型糖尿病患者代謝的影響，發(fā)現(xiàn)自然光可改善血糖控制并增強脂肪氧化，不僅為代謝疾病的光照干預提供了科學依據(jù)，又進一步突出人與自然的關系，也提示未來建筑與辦公環(huán)境設計中應更加重視自然光的健康價值。

在這項隨機交叉試驗中，作者納入8名女性和5名男性T2D患者?；颊咂骄挲g70歲，11名患者使用降糖藥物，試驗期間服用降糖藥物的患者不改變藥物劑量。參與者在辦公時間（08:00-17:00）光干預經(jīng)歷兩個階段，并作為自身對照，每個階段持續(xù)103小時，其中一個階段在室內(nèi)暴露于人工照明，另一個階段暴露于自然光。兩個光照干預階段之間至少間隔4周的洗脫期。人工光照來自熒光燈和發(fā)光二極管。光譜儀監(jiān)測表明人工光照強度恒定，自然光照強度每天隨時間變化。參與者主要監(jiān)測指標包括持續(xù)血糖監(jiān)測，血壓和心率以及核心體溫和皮膚溫度，血清樣本和血單核細胞的多組學分析（代謝組學、脂質組學和RNA測序）以及主觀睡眠結局和情緒狀態(tài)。結果顯示，試驗者在兩種光照條件下的體力活動水平、主觀睡眠質量、情緒和舒適度、24小時血壓和心率以及環(huán)境溫度、核心體溫和皮膚溫度并無差異。持續(xù)血糖監(jiān)測顯示，參與者在干預期間的平均血糖水平無差異，但自然光條件下正常血糖范圍的持續(xù)時間更長，且24小時血糖振幅更低。機體能量代謝監(jiān)測顯示自然光條件下全天脂肪氧化率更高，但兩種光照條件下24小時血漿代謝物（血糖、游離脂肪酸和甘油三酯等）無差異。另外，分析顯示兩種光照下褪黑素開始分泌時間無差異，但自然光條件下褪黑素分泌水平更高。不僅如此，在空腹后采集的骨骼肌活檢樣本中，核心時鐘基因 Bmal1、Clock、Reverbα、Rorα和Per3的mRNA水平無差異，但自然光條件下時鐘基因 Per1和Cry1的 mRNA水平更高，提示自然光可能影響T2D患者骨骼肌中的分子時鐘。多組學分析揭示自然光對代謝組學、脂質組學和單核細胞RNA轉錄產(chǎn)生不同影響，主要表現(xiàn)為自然光下尿嘧啶、膽酸、谷氨酸、蘇氨酸升高；磷脂類增加，膽固醇酯和神經(jīng)酰胺降低；單核細胞LINC01134、MIR8085、FAM157A、TOB1-AS1和MGC16142增加。

綜上所述，這項研究通過比較2型糖尿病患者在自然光和人工光辦公照明場景發(fā)現(xiàn)暴露于自然光具有代謝益處，表現(xiàn)為血糖控制和脂肪酸代謝得到改善。該研究不僅進一步指出自然光暴露與代謝健康之間的相互作用，也為未來建筑環(huán)境設計提供指導。

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

制版人： 十一

參考文獻

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