蓝光是可见光谱中的一种，波长处于400-480nm之间。蓝光的波长很短，这意味着其往往会产生更多的能量。
过去的人类仅在白天，暴露在来自太阳的蓝光下。随着科学技术的出现，无论白天还是黑夜，现代人都因电视、电脑和智能手机等设备的使用，而更多地暴露于人造蓝光之中。然而，大多数人只知道保护自己免受太阳紫外线伤害的重要性，但对蓝光暴露的潜在危害并不清楚。越来越多的证据表明，蓝光有可能损害人眼，导致青光眼、视网膜变性、和年龄相关性黄斑病变等多种疾病。近日，在一项新的研究中，俄勒冈州立大学的研究人员发现了新的潜在问题——蓝光还能影响基本的细胞功能，加速衰老！该研究发表在" Frontiers in Aging（5.702分） "期刊上，题为" Chronic blue light leads to accelerated aging in Drosophila by impairing energy metabolism and neurotransmitter levels "。
这项研究十分有趣，不仅研究结论贴近生活，研究过程也很值得科研人学习，快来看看吧~蓝光（BL）在人工照明中越来越普遍，引起了人们对其对人类潜在健康危害的担忧。众所周知，急性BL暴露可能导致氧化应激和专门用于光受体的视网膜细胞死亡。事实上，近期实验进一步表明，长期暴露于BL会导致果蝇寿命缩短和大脑神经变性，加速衰老。即使敲除了果蝇眼睛中基因，这些损害依然存在。换句话说，BL不仅限于光感知，还会损害细胞和组织。从生理水平上来说，BL暴露甚至会损害苍蝇的线粒体功能，但这些影响的代谢基础亟待研究。本研究中，研究者重点探究了慢性BL对眼睛缺失（eya2）突变苍蝇的头部代谢途径的影响，以关注蓝光对视网膜外组织的作用。作者使用LC-MS和GC-MS，比较了在恒定BL或恒定黑暗中保存10或14天的苍蝇的代谢谱。
研究结果显示，①数据揭示了几种代谢物水平的显著变化，表明BL暴露果蝇的关键细胞途径受到影响；②特别是在BL中饲养14天的苍蝇头中观察到显著的代谢重排，包括琥珀酸盐水平高度升高，但丙酮酸盐和柠檬酸盐水平降低，表明能量生产受损；③此外，这些果蝇还表现出神经变性的发作，作者分析检测到包括谷氨酸和γ-氨基丁酸（GABA）在内的几种神经递质水平显著降低，表明BL破坏了脑内稳态。
总之，这些数据为BL干扰苍蝇和人类细胞之间保守的重要代谢途径的机制提供了新的见解。
1.果蝇饲养、光照、寿命和神经退化：作者将果蝇分为眼睛缺失 ( eya2 ) 突变体 (Bloomington Drosophila Stock Center stock #2285)和不发育复眼两组。实验成年雄性保持在恒定的黑暗 (DD) 或恒定的蓝光 (BL) 中，由 MarsAqua 可调光 165W LED 灯产生的发射峰值为 460 nm，光子通量密度为 20–30 μmol/m2 /秒（辐照度～0.4 mW/cm2) 在水平放置的窄小瓶的水平上测量，每瓶包含 25 只苍蝇。对于每种光照条件，使用至少 50 名雄性来测量寿命，每组 25 人，每 2-3天记录一次死亡率并提供新鲜饮食。使用 GraphPad Prism 6 中的对数秩检验对死亡率曲线进行统计分析。为了量化大脑中 BL 诱导的神经变性，作者测量了在大脑切片上看到的所有液泡的面积。3.ATP 使用 ATPlite 发光 ATP 检测分析系统 (Perkin Elmer) 进行测量。4.液相色谱-质谱：将 2-4 天大的雄性置于 BL 或 DD 中 10 或 14 天，然后收集进行分析。对于每个实验条件，通过在液氮冷却管中涡旋苍蝇分离 8 个样品，每个头部样品有 50个（7 个样品用于 14 BL 条件）。提取后用于靶向 LC-MS 分析的水性代谢物。5.气相色谱-质谱：对在 BL 或 DD 中关押 14 天的雄性头部进行GC-MS分析。每种条件使用 50 只苍蝇的 8 个样本。对于每个样品，通过在液氮冷却管中涡旋苍蝇来分离 50 个雄性头部。1.不同持续时间蓝光对果蝇存活和神经退行性变的影响为了研究 BL 破坏性影响的时间线，作者测试了在恒定 BL 中保持 10、14 和 16 天然后转移到持续黑暗（DD） 的无眼雄性果蝇的存活率。通过对数秩检验比较的死亡率曲线表明，与 DD 对照相比，苍蝇的存活率与 BL 天数的增加成比例地显着降低。在 BL 中保持 10 天的果蝇的寿命有小幅但显着下降，而在恒定 BL 中保持 14 天的果蝇寿命减少更显着，但在 BL 暴露期间没有果蝇死亡。然而，在 BL 中保持 16 天的果蝇中，一些在 BL 暴露期间和之后不久死亡，而另一些则存活并继续生活在 DD 中，表明该队列由具有可逆和不可逆 BL 损伤的果蝇组成。作者评估了与在 DD 中保持相同天数的苍蝇相比，暴露于恒定 BL 10、14 或 16 天的eya 2雄性的脑神经变性。对头部进行切片以测量指示脑细胞损失的液泡大小。结果发现，在 BL 中保持 10 天的苍蝇显示出与 DD 对照相似的可忽略不计的空泡化。然而，与年龄匹配的 DD 对照相比，在 BL 暴露 14 天和 16 天后检测到脑空泡化显着增加。鉴于 BL 在暴露 10 天后不影响脑空泡化，但在暴露于 BL 14 天的果蝇中增加了脑神经变性，作者研究了 BL 在这两个时间点对代谢组学谱的影响以进一步了解与脑损伤发作相关的代谢物变化。
作者使用液相色谱-质谱 (LC-MS) 和气相色谱-质谱 (GC-MS) 比较了在 BL 或 DD 中保存 10 天和 14 天的雄性头部的代谢组谱。结果发现，在蓝光下保存 14 天的果蝇头部中观察到的代谢物发生了巨大变化，代谢物琥珀酸盐的水平增加了，而谷氨酸的水平下降了。琥珀酸在暴露于 BL 的果蝇中高度升高，这可能是由于 SDH 的活性降低，而 SDH 在 TCA 和 ETC 循环中都起重要作用。相比之下，进入 TCA 循环的其他几种代谢物的水平显着降低，包括糖酵解衍生的丙酮酸、乙酰乙酸和柠檬酸。这些变化表明，持续 BL 中的能量产生可能会严重受损。为了支持这一预测，作者发现暴露于 BL 的果蝇中 ADP 水平显着增加。由于 LC-或 GC-MS 未检测到 ATP，作者使用生物发光测定法测量了 BL 暴露的果蝇和 DD 对照中 ATP 的稳态水平。在 BL 中保持 10 天的果蝇 ATP 水平略低，在 BL 中 14 天后与 DD 对照相比，ATP水平显着降低（p < 0.001)。值得注意的是，作者分析检测到 G3P 水平升高，这使得通过糖酵解在细胞质中合成的 NADH 有助于线粒体中的氧化磷酸化途径产生 ATP。鉴于暴露于 BL 14 天的果蝇表现出明显的脑神经变性，作者接着研究了这些果蝇中神经递质和神经调节剂的变化。结果发现，兴奋性谷氨酸和抑制性 GABA 神经递质的水平显着降低。此外，组胺水平显着降低；虽然组胺是果蝇光感受器中众所周知的神经递质，但在无眼果蝇中检测到组胺信号传导在大脑的其他部位发挥作用，它偏好参与调节温度偏好。有趣的是，组胺通过与 β-丙氨酸结合而失活，在 BL 中保存 14 天的果蝇头部也显着减少。BL 和 DD 果蝇的乙酰胆碱和多巴胺水平没有差异，而 BL 果蝇大脑中的血清素适度升高。总之，这些数据表明 BL 导致无眼果蝇的神经递质水平失衡。本研究表明，长时间暴露在蓝光下可能会导致线粒体能量产生减少，这对细胞健康有害，这是第一个表明蓝光可以改变果蝇体内不可或缺的代谢物水平的研究。这些代谢物是不仅在苍蝇中，而且在哺乳动物中也是对细胞功能至关重要的化合物。不过，研究人员指出，他们的研究存在一定局限性。例如，他们分析了果蝇整个头部（尽管没有眼睛）中存在的代谢物，其中不仅包括大脑，还包括其他类型的细胞，如脂肪、肌肉和上皮组织。他们测量某些代谢物的方式也可以在未来的研究中得到扩展。作者补充说，他们使用“相当强的光”来了解蓝光如何影响果蝇的机制，而“人类暴露在强度较低的光下，因此细胞损伤可能不那么剧烈。根据美国眼科学会 (AAO) 的说法，目前没有可靠的证据表明数码设备发出的蓝光会伤害人眼，AAO 也不建议人们使用蓝光眼镜。虽然需要转化研究来了解蓝光是否以与果蝇相同的方式危害人类健康，但更多地了解我们的设备使用情况并减少屏幕时间通常是改善许多人健康的积极步骤。通过改善习惯和改变日常生活，人们应该能够减少蓝光照射对我们健康的潜在影响。来源：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fragi.2022.983373/full#B19梅斯学术管理员微信：Wsp15190409831，备注学术转载