Природне денне світло у робочий час покращує стабільність рівня глюкози при діабеті 2 типу

У недавньому дослідженні, опублікованому в журналі Cell Metabolism, вчені вивчали, чи може перебування в офісі при природному денному світлі, а не при штучному освітленні, покращити показники здоров'я у людей з діабетом 2 типу.

Дослідники виявили, що вплив природного світла зміщує метаболізм у бік більш інтенсивного окислення жирів, модулює деякі циркадні ритми та змінює молекулярні метаболічні характеристики. У людей, які зазнавали більшого впливу природного світла, також спостерігалося помірне, але статистично значуще збільшення часу, протягом якого рівень глюкози залишався у межах норми.

Чому денне світло важливе для рівня глюкози та здоров'я обміну речовин

Циркадна система людини синхронізує метаболізм і фізіологію з циклом день-ніч, при цьому світло виступає як найбільш потужний регулятор. Центральний біологічний годинник у головному мозку координує периферичний годинник в органах, включаючи печінку, скелетні м'язи та підшлункову залозу, впливаючи на метаболізм глюкози, використання енергії та чутливість до інсуліну.

Порушення циркадних ритмів, поширені у сучасному способі життя, переважно у приміщенні, тісно пов'язані з метаболічними розладами, включаючи діабет 2 типу. Люди зазвичай проводять від 80% до 90% свого часу у приміщенні, де освітлення тьмяне, має статичний спектр і погано відповідає природному денному світлу.

Попередні дослідження показують, що вплив штучного світла може впливати на метаболізм глюкози та ліпідів; однак ці дослідження рідко відображають реальні умови денного світла і часто зосереджені на короткострокових чи ізольованих метаболічних результатах.

Порівняння природного освітлення з вікна та стандартного штучного освітлення в офісі.

Метою дослідників було всебічне вивчення метаболічних, циркадних та інших фізіологічних реакцій вплив природного денного світла. Вони використовували рандомізоване перехресне дослідження, в якому взяли участь 13 людей похилого віку з діабетом 2 типу, що пройшли два 4,5-денні періоди втручання. Один період включав вплив природного денного світла у приміщенні через великі вікна, а інший – вплив постійного штучного офісного освітлення з навмисно низьким вмістом меланопічного та короткохвильового світла.

Між втручаннями був період відміни препаратів тривалістю чотири тижні або більше. Під час кожного втручання учасники постійно перебували в дослідному центрі, дотримувалися стандартизованого режиму сну та прийому їжі, а також продовжували приймати ліки.

Вплив природного денного світла відбувався у робочий час (з 08:00 до 17:00), тоді як штучне освітлення забезпечувало 300 люкс на рівні очей. В обох умовах вплив вечірнього світла строго контролювався, і учасники використовували окуляри, які блокували синє світло, коли залишали контрольоване середовище.

Протягом усього періоду втручання з метою оцінки глікемічного контролю використовувався безперервний моніторинг рівня глюкози. Загальні енергетичні витрати організму та окислення субстратів вимірювалися за допомогою непрямої калориметрії, яка включала вимірювання в респіраторній камері та вентильованому ковпаку.

Зразки крові збирали протягом 24 годин для метаболічного профілювання, а постпрандіальний метаболізм оцінювали за допомогою тесту на толерантність до змішаної їжі. Біопсії скелетних м'язів брали для вивчення експресії генів циркадного годинника і циркадних властивостей в культивованих м'язових клітинах. Мультіомічний аналіз, що включає ліпідоміку, метаболоміку та транскриптоміку моноцитів, проводили в рамках дослідницького підходу, спрямованого на висунення гіпотез для виявлення системних молекулярних реакцій.

Денне світло стабілізує коливання рівня глюкози і посилює окислення жирів.

Дія природного денного світла не змінила середній рівень глюкози, але призвела до збільшення частки часу, проведеного в межах нормального діапазону рівня глюкози, що вказує на покращення глікемічної стабільності.

Комп'ютерне моделювання показало, що світло знижує амплітуду добових коливань рівня глюкози, що пов'язано з кращим контролем рівня глюкози. Загальні енергетичні витрати організму були схожими за різних умов висвітлення. Однак природне денне світло постійно зміщувало метаболізм у бік більшого окислення жирів і меншого окислення вуглеводів протягом дня і після прийому змішаної їжі, що відображає покращену метаболічну гнучкість, або здатність ефективно перемикатися між джерелами енергії.

Хоча 24-годинні рівні глюкози, тригліцеридів та вільних жирних кислот у плазмі крові суттєво не відрізнялися між умовами, постпрандіальна метаболічна динаміка відрізнялася: природне світло сприяло метаболічному профілю, що відповідає посиленому використанню ліпідів. Вечірня секреція мелатоніну була вище після впливу природного денного світла, що вказує на незначні циркадні ефекти, хоча час початку вироблення мелатоніну залишався незмінним.

На молекулярному рівні біопсії скелетних м'язів показали підвищену експресію специфічних генів циркадного годинника після впливу природного світла. Первинні м'язові клітини, культивовані з цих біопсій, демонстрували випереджаючий по фазі циркадний ритм, що вказує на стійкі зміни властивостей периферичного циркадного годинника, що спостерігаються ex vivo в контрольованих лабораторних умовах, і свідчить про потенційну клітинну пам'ять про попередній вплив світла.

Мультіомічний аналіз виявив стійкі закономірності, пов'язані з денним світлом, у циркулюючих метаболітах, класах ліпідів та експресії генів імунних клітин, особливо щодо шляхів метаболізму ліпідів. Однак більшість окремих молекулярних характеристик перестали бути значущими після корекції на тестування.

Отримані результати демонструють, що вплив природного денного світла у приміщенні сприятливо впливає на регуляцію глюкози, метаболічну гнучкість, циркадну біологію та молекулярні метаболічні характеристики у людей з діабетом 2 типу.

Природне світло може допомогти в лікуванні діабету, крім медикаментозної терапії.

Дане дослідження передбачає, що хронічний недолік природного світла може бути одним із факторів, що сприяють погіршенню метаболічного здоров'я у людей із діабетом 2 типу.

Порівняно зі стандартним штучним офісним освітленням, вплив природного світла збільшив час, протягом якого в учасників рівень глюкози залишався в межах норми, та сприяв більш інтенсивному окисленню жирів, що вказує на покращення метаболічної гнучкості.

Ці переваги супроводжувалися зменшенням добових коливань рівня глюкози, підвищенням рівня мелатоніну у вечірній час, помітним зміщенням циркадної фази скелетних м'язів уперед, а також змінами в циркулюючих метаболітах, ліпідах та експресії генів імунних клітин, пов'язаних із чутливістю до інсуліну та ліпідним.

Ключовою перевагою дослідження є його рандомізований перехресний дизайн, який передбачає суворий контроль впливу світла, їди та фізичної активності. Однак невеликий розмір вибірки, коротка тривалість втручання, літній вік учасників дослідження, сезонні обмеження та опора на суб'єктивні показники сну обмежують можливість узагальнення результатів та потребують обережної інтерпретації причинно-наслідкового зв'язку.

В цілому, отримані результати підкреслюють роль природного денного світла як потенційно змінюваного фактора навколишнього середовища, який може сприяти контролю метаболізму при діабеті 2 типу та вимагає проведення більш тривалих, масштабних та реалістичних досліджень у реальних умовах, особливо серед працездатного населення та реальних офісних умовах.