Meng, J., Shen, J., Li, G., et al. (2023). Light modulates glucose metabolism by a retina-hypothalamus-brown adipose tissue axis. Cell. doi:10.1016/j.cell.2022.12.024.

この研究の科学者たちは、暗闇の中でマウスが人工的な光を浴びた場合と比較して、高い耐糖能（GT）を示すことを発見した。しかし、両群ともインスリン感受性とベースラインの血糖値は同程度であった。
また、自然光と青色光を照射した場合に、暗所や赤色光を照射した場合と比較して、GTが減少した。青色光、赤色光、自然太陽光では元々同程度の光子数であるにもかかわらず、赤色光では青色光や太陽光に比べて480nmの光子数が2～3桁も減少していることがわかった。このように、白色光、太陽光、青色光はいずれもipRGCを活性化することができ、これらの受容体を介したGTに対する光の調節活性があることが示された。
さらに、ipRGCの光受容を欠損したノックアウトマウスを用いた研究では、光はGTレベルに影響を与えないことが示された。これは、光下では暗所に比べてGTレベルが減少する野生型マウスと同程度であった。これらの知見は、GTレベルに対する光の影響は主にipRGCが担っており、この影響は概日リズムの影響を受けないことを示している。したがって、著者らは、GTレベルに対する光の影響の原因となりうる神経機構を調べることにした。
スペクトルパワー分布（SPD）とは、可視スペクトル中の各波長に存在する光放射の量、すなわちパワーを反映する波長関数のことである。今回の研究では、自然光、青色光、暗所、赤色光のSPDをマウスのメラノプシン活性に関連させて測定しました。
これらのSPD光の値を用いて、異なる光源がipRGCを活性化する能力を判定した。この目的のために、すべての光源からの光を480ナノメートル（nm）の等価光強度に変換した。

視床下部のさまざまな核のうち、ipRCGからの信号入力を受けるのは、 suprachiasmatic nucleus (SCN)とhypothalamus supraoptic nucleus (SON) である。実際、本研究の著者らは、ipRCGの約83%がSONに直接投射していることを報告している。
マウスのSCN活動の変化は、概日リズムを消失させることがわかったが、この部位の病変は、光によるGTの減少には影響を与えなかった。一方、SONの病変は、概日リズムを変化させることなく、光によるGTの差を抑制することができた。このように、SON は SCN と比較して、光による GT への影響においてより重要な役割を担っているようである。
ipRGC-SON 経路は光によって活性化され、さらに室傍核（PVN）のニューロンを活性化する。これらのニューロンはオキシトシンや脳由来神経栄養因子（BDNF）を放出し、PVNニューロンは抑制性ペプチドGABAを放出する孤束核（NTS）のニューロンへも投射している。
これらのGABA作動性ニューロンは、褐色脂肪組織（BAT）が血液からグルコースを除去して貯蔵する能力を調節する部位を支配している。したがって、光はこの領域で終わるipRGC-SON-PVN-NTS経路を通じてGTを調節している。ここで、交感神経細胞はBATの熱産生を直接後押しし、血中からのグルコースクリアランスと強く結びついている。
光によるSONの活性化の結果は、状況の変化に応じてBATの熱産生を抑制することである。これはアドレナリン系、特にβ3受容体を介するもので、その効果はGTの減少である。
このことは、ヒトが光にさらされたときに観察されるグルコース代謝の低下によって確認されており、このプロセスには、ある条件下でBAT特異的な発熱が関与していることが知られています。
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