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当前研究多聚焦雄性小鼠且紫外线剂量超自然阳光,本研究为平衡这一状况,对雌性 C57Bl6 小鼠进行低剂量紫外线照射实验。结果显示,紫外线照射可减缓小鼠体重增加和肝脏疾病进展,这表明非维生素 D 介导途径或有益,为相关研究提供新思路。
在健康领域,肥胖及相关代谢疾病已成为全球性难题。近年来,有研究发现紫外线(UV)照射或许能为防治这些疾病带来新的希望。过往研究表明,紫外线照射对小鼠代谢疾病有影响,但存在局限性。一方面,多数研究集中于雄性小鼠,忽略了雌性小鼠的情况;另一方面,所采用的紫外线照射剂量远超陆地阳光水平,与实际生活中的紫外线暴露情况差异较大。为了更全面、准确地探究紫外线照射在代谢疾病防治中的作用,英国卫生安全局(UK Health Security Agency)的研究人员 Gareth Hazell、Marina Khazova 等人开展了一项重要研究,相关成果发表在《International Journal of Obesity》杂志上。
这项研究意义重大。从基础研究角度看,它填补了以往研究在性别差异方面的空白,为深入理解紫外线对代谢疾病影响的机制提供了更全面的数据支持。从应用前景考虑,若能明确紫外线照射防治代谢疾病的有效方式,有望为肥胖、肝脏疾病等患者开发出新型、安全且便捷的预防和治疗手段,如通过合理的紫外线照射辅助治疗,减少药物使用带来的副作用。
研究人员采用了多种关键技术方法。在动物实验方面,选用非转基因雄性和雌性 C57BL6 小鼠,随机分组后给予不同饮食(低脂饮食 LFD 和高脂饮食 HFD),并对部分小鼠进行紫外线照射处理。在样本检测上,运用油红 O 染色检测肝脏脂质体、Masson's trichrome 染色观察肝脏胶原沉积、细胞因子阵列分析细胞因子变化、维生素 D ELISA 测定维生素 D 水平 。同时,还进行细胞培养实验,获取原代新生儿角质形成细胞系和皮肤打孔活检样本,进行紫外线照射处理,通过 Western blotting 检测 DNA 损伤情况。
下面来看具体的研究结果:
- 低剂量 UV 暴露抑制 C57BL6 小鼠体重增加:研究发现,高脂饮食(HFD)会使小鼠体重显著增加,与低脂饮食(LFD)对照组相比差异显著(p<0.0001) 。而接受紫外线(UV)照射的高脂饮食小鼠(HFD/UV)与未照射的高脂饮食小鼠(HFD)相比,虽体重差异在研究终点时不显著(雄性 p=0.830,雌性 p=0.4691),但在研究后期(雄性 16 - 20 周、雌性 18 - 20 周)出现体重增加减缓的趋势,这表明低剂量 UV 暴露在一定程度上能够抑制 C57BL6 小鼠体重增加。
- UV 照射减少小鼠肝脏脂质滴积累:HFD 小鼠肝脏中存在脂质潴留现象,而 HFD/UV 小鼠的脂质滴大小显著小于 HFD 小鼠(p=0.0002 ),经体重标准化后差异依然显著(p=0.0033)。分性别来看,雄性和雌性小鼠在 UV 照射后脂质滴大小变化均显著(雄性 p=0.0207,雌性 p=0.0073 ),但标准化后雌性为临界显著(p=0.0570),雄性为 p=0.0524。这说明 UV 照射能够有效减少小鼠肝脏脂质滴的积累。
- HFD 和 HFD/UV 小鼠队列炎症反应无差异:通过细胞因子分析发现,雌性 HFD 小鼠与 HFD/UV 小鼠相比,91% 的细胞因子处于非显著水平;雄性 HFD 小鼠与 HFD/UV 小鼠相比,98% 的细胞因子处于非显著水平。这表明在该研究中,HFD 和 HFD/UV 小鼠队列之间未观察到明显的炎症反应差异。
- 循环维生素 D 水平受多种因素影响:血液血浆检测显示,25 (OH) D 水平在性别、饮食和 UV 照射方面存在差异。HFD 雌性小鼠的 25 (OH) D 水平显著高于 HFD 雄性小鼠(p=0.0076) ,UV 照射使雄性和雌性小鼠的 25 (OH) D 水平呈现非显著增加。所有 LFD 小鼠的维生素 D 水平均低于 HFD 小鼠,其中雄性差异不显著(p≥0.999),雌性差异显著(p≤0.0001) 。而肝脏裂解物中各处理组的维生素 D 水平相当。
- CLEO 光源对细胞和组织的影响:Western blotting 检测发现,与未暴露对照组相比,角质形成细胞单层暴露于 CLEO 灯后,双链断裂仅出现非显著升高(1.7 倍变化,p=0.7789 )。同时,评估环丁烷嘧啶二聚体(CPDs)发现,CLEO 灯照射诱导产生的 CPDs 与未暴露对照组相当,甚至无法检测到。此外,接受照射的小鼠未出现皮肤水肿和发红等不良反应。这说明使用 CLEO 光源对原代细胞单层和离体组织诱导的 CPD 二聚体水平和 DNA 损伤上调均不显著,相对安全。
综合研究结果和讨论部分,该研究得出结论:与陆地阳光相当的紫外线照射对年轻雄性小鼠的肝脏和脂肪组织有积极影响,在雌性小鼠中也观察到类似反应,且体重改善在研究终点未显示出性别二态性,进一步支持了除维生素 D 外还有其他介质参与这一效应的假设。不过,该研究也存在一定局限性,如实验周期为 20 周,对于长期影响还需进一步研究;实验仅使用了 C57BL6 小鼠品系,不同品系小鼠的反应可能存在差异。未来研究可从多方面展开,例如关注衰老或超重小鼠、纳入更多雌性队列、模拟更复杂的肝脏疾病模型、探索更长波长紫外线或可见光的作用等。这些后续研究将有助于更深入地理解紫外线照射防治代谢疾病的机制,为开发更有效的预防和治疗策略提供坚实依据,推动生命科学和健康医学领域的发展。