Τα λιπώδη κύτταρα που βρίσκονται βαθιά κάτω από το δέρμα μπορούν να αντιληφθούν το φως. Όταν μάλιστα ο οργανισμός δεν εκτίθεται επαρκώς στο κατάλληλο είδος φωτός μπορεί να επηρεαστεί η συμπεριφορά των κυττάρων αυτών.

Η έρευνα που κατέληξε στην παραπάνω ανακάλυψη δημοσιεύτηκε πριν από λίγες ημέρες στο επιστημονικό περιοδικό Cell Reports και διεξήχθη από επιστήμονες στο Cincinnati Children οι οποίοι εξέτασαν τους τρόπους με τους οποίους ρυθμίζουν τη θερμοκρασία τους τα ποντίκια.

Όπως έδειξε η έρευνα, η έκθεση στο φως μπορεί να επηρεάσει δύο είδη λιπωδών κυττάρων και τον τρόπο που αυτά συνεργάζονται για να προσφέρουν στα υπόλοιπα κύτταρα τα «καύσιμα» που χρησιμοποιούν για την παραγωγή ενέργειας. Οι επιστήμονες της έρευνας τόνισαν ότι οι διαταραχές στον παραπάνω μεταβολικό μηχανισμό είναι αποτέλεσμα του συγχρόνου τρόπου ζωής και συγκεκριμένα της μειωμένης έκθεσης στην ηλιακή ακτινοβολία.

«Διαχρονικά, ο ανθρώπινος οργανισμός έχει εξελιχθεί κάτω από το φως του ήλιου, αναπτύσσοντας γονίδια που μπορούν να αντιληφθούν το φως, τις οψίνες», είπε ο Richard Lang, PhD, επικεφαλής της έρευνας. «Ωστόσο σήμερα, περνούμε τον περισσότερο χρόνο της ημέρας χρησιμοποιώντας τεχνητό φως, το οποίο μας προσφέρει περιορισμένα οφέλη σε σχέση με το ηλιακό».

Ο Lang είναι διευθυντής του Visual Systems Group στο Cincinnati Children’s και έχει λάβει μέρος σε περισσότερες από 120 έρευνες, αρκετές από τις οποίες έχουν ασχοληθεί με την ανάπτυξη των οφθαλμών καθώς και την αλληλεπίδραση του φωτός με τα κύτταρα του οργανισμού.

«Η παρούσα μελέτη προσφέρει νέα σημαντικά δεδομένα σχετικά με τις επιδράσεις του ηλιακού φωτός στον οργανισμό μας», δήλωσε ο Lang.

Νέα Δεδομένα για το Ρόλο του Φωτός

Οι περισσότεροι άνθρωποι γνωρίζουν ότι ορισμένα μήκη κύματος του φωτός μπορεί να είναι επιβλαβή για την υγεία μας, όπως η υπεριώδης ακτινοβολία από τον ήλιο ή η γάμμα ακτινοβολία από την ατομική βόμβα. Η έρευνα του Lang και των συνεργατών του περιγράφει, ωστόσο, μία διαφορετική έκθεση στο φως η οποία είναι ωφέλιμη για την υγεία.

Παρά το τρίχωμα των ποντικών ή τα ρούχα των ανθρώπων, το ηλιακό φως καταφέρνει να τα διαπεράσει και να φτάσει στο εσωτερικό του οργανισμού. Τα φωτόνια, δηλαδή τα σωματίδια του φωτός, επιβραδύνονται και και εξαπλώνονται μόλις διαπεράσουν τις εξωτερικές στιβάδες του δέρματος, όπως δήλωσε ο Lang. Ωστόσο, τελικά φτάνουν στα βαθύτερα κύτταρα και επηρεάζουν τη συμπεριφορά τους.

Ο Lang εργάζεται σε αυτό το πεδίο της έρευνας από το 2013, όταν και δημοσίευσε μία μελέτη στο επιστημονικό περιοδικό Nature σχετικά με τον τρόπο που επηρεάζεται η ανάπτυξη των οφθαλμών στα ποντίκια από το ηλιακό φως. Το 2019, ο Lang και οι συνεργάτες του δημοσίευσαν δύο ακόμα μελέτες. Η μία από αυτές δημοσιεύτηκε τον Απρίλιο στο Nature Cell Biology και εξέτασε τα οφέλη της φωτοθεραπείας για την ανάπτυξη των οφθαλμών σε πρόωρα νεογνά, ενώ η άλλη δημοσιεύτηκε τον Οκτώβριο στο Current Biology και περιέγραψε τον τρόπο με τον οποίο ρυθμίζεται το βιολογικό ρολόι από τους φωτοϋποδοχείς στο δέρμα των ποντικών.

Στη νέα έρευνα που δημοσιεύτηκε στο Cell Reports έλαβαν επίσης μέρος ο Russel Van Gelder, MD, PhD και ο Ethan Buhr, PhD, από το Πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον, καθώς και ο Randy Seeley, PhD από το Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν.

«Η θεωρία ότι το φως μπορεί να διαπεράσει το δέρμα και να εισέλθει στους βαθύτερους ιστούς είναι σχετικά νέα», είπε ο Lang. «Ωστόσο, η επιστημονική μας ομάδα έχει ανακαλύψει οψίνες που βρίσκονται σε αρκετούς διαφορετικούς ιστούς. Το πεδίο αυτό της έρευνας βρίσκεται ακόμα στην αρχή του».

Το Φως «Ανάβει» Μία Εσωτερική Φωτιά

Στην τελευταία τους έρευνα, οι επιστήμονες εξέτασαν το μηχανισμό απόκρισης των ποντικών στην έκθεση σε χαμηλές θερμοκρασίες (κάτω από 4 °C). Γνώριζαν ήδη ότι στα ποντίκια, όπως και στον άνθρωπο, ενεργοποιούνται δύο μηχανισμοί. Ο πρώτος προκαλεί ρίγος ενώ ο δέυτερος προκαλεί εσωτερική καύση λιπών με σκοπό να ανεβάσει τη θεροκρασία του σώματος.

Περαιτέρω αναλύσεις έδειξαν ότι ο δεύτερος μηχανισμός μπορεί να περιοριστεί όταν λείπει το γονίδιο OPN3 και τα ποντίκια εκτίθενται σε ιώδες φως μήκους κύματος 480 nm. Αυτό το μήκος κύματος απαντάται φυσικά στο ηλιακό φως, ωστόσο σπανίζει στο τεχνητό.

Μετά την έκθεση στο φως, το γονίδιο OPN3 προκαλεί απελευθέρωση λιπαρών οξέων από τα λιπώδη κύτταρα στο αίμα. Αρκετά είδη κυττάρων μπορούν να χρησιμοποιήσουν τα παραπάνω λιπαρά οξέα ως ενέργεια για να εκτελέσουν διάφορες λειτουργίες. Ωστόσο, το φαιό λίπος «καίει» αυτά τα λιπαρά οξέα με σκοπό να παραχθεί θερμότητα που θα ανεβάσει τη θερμοκρασία του οργανισμού.

Όταν οι επιστήμονες δημιούργησαν γενετικά τροποποιημένα ποντίκια που δεν φέρουν το γονίδιο OPN3, παρατήρησαν ότι τα τελευταία δεν είχαν την ικανότητα να ανεβάσουν τη θερμοκρασία του σώματός τους επαρκώς κατά την έκθεση σε χαμηλές θερμοκρασίες. Ωστόσο, ακόμα και τα ποντίκια που είχαν το γονίδιο αυτό, δεν κατάφεραν ζεσταθούν όταν εκτέθηκαν σε φως που δεν περιείχε την παραπάνω ιώδη ακτινοβολία.

Οι παραπάνω παρατηρήσεις οδήγησαν τους επιστήμονες στο συμπέρασμα ότι η ηλιακή ακτινοβολία είναι απαραίτητη για το φυσιολογικό μεταβολισμό ενέργειας, τουλάχιστον στα ποντίκια. Αν και οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι ο ίδιος μηχανισμός εμφανίζεται και στον άνθρωπο, θα χρειαστεί να γίνουν νέα πειράματα για να αποδειχθεί αυτό.

«Αν επιβεβαιωθεί ότι η οδός ηλιακού φωτός-OPN3 στα λιποκύτταρα υπάρχει και στον άνθρωπο, θα μιλάμε για μία μεγάλη ανακάλυψη», είπαν οι επιστήμονες. «Ο σύγχρονος τρόπος ζωής περιλαμβάνει έκθεση σε τεχνητές πηγές φωτός, έκθεση στο φως τη νύχτα, εργασία σε βάρδιες και jet lag, παράγοντες οι οποίοι στο σύνολό τους επηρεάζουν το μεταβολισμό. Με βάση τα ευρήματα της μελέτης μας φαίνεται ότι η ανεπαρκής ενεργοποίηση της οδού ηλιακού φωτός-OPN3 στα λιποκύτταρα αποτελεί μία πιθανή εξήγηση για τα υψηλά ποσοστά δυσλειτουργίας του μεταβολισμού στις ανεπτυγμένες χώρες, όπου αρκετοί άνθρωποι εκτίθενται σε τεχνητό φως».

Το Μέλλον

Αν και οι παρατηρήσεις της παρούσας μελέτης είναι αρκετά ενθαρρυντικές, θα χρειαστούν προφανώς αρκετά χρόνια ερευνών μέχρι να αποσαφηνιστεί πλήρως ο παραπάνω μηχανισμός.

Κάποια μέρα είναι πιθανό ότι θα χορηγούμε «φωτοθεραπεία» ως μέθοδο πρόληψης της μετάβασης του μεταβολικού συνδρόμου σε διαβήτη. Η αντικατάσταση των τεχνητών πηγών φωτός με φυσικές, αποτελεί επίσης μία αρκετά ωφέλιμη παρέμβαση για τη βελτίωση της δημόσιας υγείας, είπε ο Lang.

Όπως τόνισε, υπάρχουν ακόμα αρκετά που δεν γνωρίζουμε σχετικά με την πιθανή θεραπευτική αξία της φωτοθεραπείας. Πρέπει επίσης να απαντηθούν αρκετά ερωτήματα όπως:

  • Ποια είναι η διάρκεια έκθεσης στον ήλιο που διασφαλίζει έναν υγιή μεταβολισμό;
  • Μήπως οι παχύσαρκοι ασθενείς δεν έχουν λειτουργικά OPN3 γονίδια στα λιπώδη κύτταρά τους;
  • Σε ποια ηλικία πρέπει να χορηγείται η φωτοθεραπεία; Στις εγκύους, στα παιδιά ή στους ενήλικες;

Προς το παρόν, όπως κατέληξε ο Lang, «αυτό που αποκομίζουμε είναι ότι πρέπει να περνάμε περισσότερο χρόνο στον ήλιο».