外源性褪黑素通过副交感神经通路改善长期光照诱导的胸肌糖代谢紊乱

针对长期人工光照导致骨骼肌糖代谢紊乱的公共卫生问题，中国农业科学院团队以快速生长期肉鸡为模型，通过副交感神经激活、褪黑素(MT)干预及迷走神经抑制实验，首次揭示MT通过激活副交感神经通路改善肌糖原合成、促进有氧呼吸，并证实肠道菌群(尤其乳酸杆菌Lactobacillus)在该调控网络中的关键作用。研究为儿童及畜禽健康管理提供了新靶点，发表于《Journal of Advanced Research》。

　　

现代社会中，人工照明设备的普及使人类暴露于非自然光环境的时间显著延长。流行病学调查显示，全球约75%人口存在夜间光照暴露，这种异常光照模式会引发代谢综合征，尤其在儿童群体中更为敏感。骨骼肌作为机体80%葡萄糖利用的主要场所，其代谢紊乱与肌纤维组成改变、肌肉损伤密切相关。尽管已有研究证实长期光照会通过视网膜-神经节细胞-下丘脑视交叉上核轴影响全身糖代谢，但光照如何特异性影响骨骼肌葡萄糖代谢，以及是否存在有效的干预措施，仍是亟待解决的科学问题。

中国农业科学院动物营养与饲料科学国家重点实验室的研究团队在《Journal of Advanced Research》发表重要成果。研究者选用与人类基因同源性高、昼夜活动模式相似的AA肉鸡建立模型，通过为期14天的三组平行实验（副交感神经激活组、外源性褪黑素干预组、褪黑素联合迷走神经抑制组），结合血清生化分析、肌肉组织学检测、葡萄糖代谢相关基因表达谱分析和16S rRNA肠道菌群测序等技术，系统阐明了外源性褪黑素(MT)通过副交感神经通路改善长期光照诱导的胸肌糖代谢紊乱的分子机制。

关键技术方法包括：建立18L:6D长期光照肉鸡模型；通过饮用水给药实现褪黑素(0.2 g/L)、多奈哌齐（副交感激动剂）和阿托品（副交感抑制剂）的精准干预；采用自动生化分析仪检测血清葡萄糖、胰岛素(INS)和HOMA-IR指数；比色法测定肌糖原、乳酸/丙酮酸比值(L/P)；HE染色观察胸肌病理变化；qPCR和Western blot检测糖代谢关键酶基因表达；16S rRNA测序分析盲肠菌群结构。

【外源性MT通过副交感通路缓解糖代谢失调】
研究发现长期光照显著升高血清葡萄糖、INS和HOMA-IR，降低胸肌糖原含量，增加无氧糖酵解标志物L/P比值。基因表达分析显示光照抑制糖原合成酶(GS)、丙酮酸脱氢酶(PDH)和葡萄糖转运体4(GLUT4)，激活糖原磷酸化酶(PYGL)和糖酵解限速酶(HK/PFK/PK)。副交感激活或MT干预可逆转这些异常，而阿托品处理会削弱MT的改善作用，证实MT依赖副交感通路发挥作用。

【外源性MT修复胸肌组织形态损伤】
HE染色显示长期光照导致肌纤维萎缩变形（黑色箭头标记）、纤维化炎症浸润（蓝色箭头）和空泡样变性（绿色箭头）。MT处理组可见纤维化区域明显缩小（黑色圆圈标记），胶原纤维排列趋于规则。这种保护作用在阿托品干预后被部分抵消，表明MT通过副交感通路减轻光照诱导的肌肉损伤。

【MT-副交感网络调控肠道菌群稳态】
16S测序发现长期光照增加菌群波动指数(AVD)，降低乳酸杆菌(Lactobacillus)丰度。MT处理可提高菌群稳定性，使乳酸杆菌相对丰度提升2.3倍（P<0.005），且与肌糖原积累呈正相关（R²
=0.82）。值得注意的是，副交感激活特异性增加脱硫杆菌门(Desulfobacterota)丰度，提示该菌群可能是神经调节的潜在靶标。

这项研究首次揭示了自主神经-内分泌调控在长期光照应激中的关键作用。临床意义上，研究为儿童夜间光照相关的肌少症和代谢疾病防治提供了新思路——通过外源性MT补充或副交感神经刺激可能成为干预手段。机制创新点在于构建了"MT-副交感神经-肠道菌群-骨骼肌"的跨系统调控网络，其中乳酸杆菌作为生物标志物和功能介质，为后续微生态制剂开发奠定基础。研究还确立了快速生长期肉鸡作为儿童代谢研究的理想动物模型，其昼夜节律敏感性和肌肉发育特征与人类高度相似。未来研究可进一步解析迷走神经信号如何通过肠-脑-肌轴精确调控局部糖代谢，以及MT的最佳给药时机和剂量优化。