【摘 要】
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目的昼夜节律是生物体为了适应地球自转产生的明暗周期变化而进化出的以近似24 h为周期的生命活动现象。现代文明的进步使人类生产生活高度依赖人工照明,特别是发光二极管（light-emitting diode,LED）。人工光的光强、光谱和光周期与自然光显著不同,容易导致昼夜节律紊乱。长期人工光致昼夜节律紊乱会引起糖脂代谢异常,但其量效规律仍不清楚。本课题开展LED的三个主要光参数（光强、光谱和光周期
【基金项目】
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国家重点研发计划（2017YFB0403801）；
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目的昼夜节律是生物体为了适应地球自转产生的明暗周期变化而进化出的以近似24 h为周期的生命活动现象。现代文明的进步使人类生产生活高度依赖人工照明,特别是发光二极管（light-emitting diode,LED）。人工光的光强、光谱和光周期与自然光显著不同,容易导致昼夜节律紊乱。长期人工光致昼夜节律紊乱会引起糖脂代谢异常,但其量效规律仍不清楚。本课题开展LED的三个主要光参数（光强、光谱和光周期）对小鼠昼夜节律及糖脂代谢的影响的研究,以期发现人工光致糖脂代谢紊乱的规律,为设计符合人体生物节律的健康照明提供理论依据。方法（1）LED光强和光谱对小鼠昼夜节律的影响:首先,将10周龄雄性C57BL/6J小鼠在25μW/cm~2 LED白光（8:00开灯,20:00关灯）照明环境中适应2周。然后根据光谱（380～750 nm白光、629 nm红光、533 nm绿光、471 nm蓝光）及光强（25、50、120μW/cm~2）的不同将小鼠随机分成12组（n=7）,同时将光照时间提前6 h（2:00开灯,14:00关灯）,然后通过Clock Lab数据采集系统记录小鼠跑轮活动2周,并采用Clock Lab软件分析小鼠休息-活动节律的再同步速度、振幅和周期,以评价光参数对小鼠昼夜节律的影响。其中,休息-活动节律再同步速度用于筛选后续研究糖脂代谢的光参数,振幅和周期指标用于初步评价所选光参数对活动节律性的影响。（2）LED光强和光周期对小鼠糖脂代谢的影响:首先,将80只8周龄雄性C57BL/6J小鼠在实验环境中适应2周,然后根据光强（25和50μW/cm~2）、光周期（正常组和时差组）、及饮食结构（低脂和高脂）的不同将小鼠随机分成8组（n=8～12）。正常组采用“每天8:00开灯、20:00关灯”的正常光周期,时差组采用“光照时间每2～3天提前6 h”的异常光周期。光源均为白光LED。实验期间持续监测小鼠体重和饮食量,14周后将异常光周期恢复为正常光周期,继续饲养2周并测定GTT和ITT等糖脂代谢参数。（3）LED光谱对异常光周期下小鼠糖脂代谢的影响:首先,将40只6周龄雄性C57BL/6J小鼠在实验环境中适应2周,然后随机分为5组（n=8）:对照组、白光时差组、629 nm红光时差组、533 nm绿光时差组和471 nm蓝光时差组。对照组采用正常光周期（每天8:00开灯、20:00关灯）的白光,时差组采用“每周一提前8 h关灯,每周四延迟8 h关灯”的时差光周期。光强均为120μW/cm~2。小鼠均给予高脂饮食。实验期间持续监测小鼠体重和饮食量,13周后将时差光周期恢复为正常光周期,继续饲养2周并测定GTT和ITT等糖脂代谢参数。结果（1）LED光强和光谱对小鼠昼夜节律的影响:（1）光强对小鼠休息-活动节律再同步速度的影响为:白光、红光、绿光下呈现相同趋势,即25＜120＜50μW/cm~2组;而蓝光下为25＜120=50μW/cm~2组。（2）光谱对小鼠休息-活动节律再同步速度的影响为:不同光强下呈现相同趋势,即红光＜白光＜绿光=蓝光组。（3）25和50μW/cm~2白光对小鼠休息-活动节律的振幅和周期的影响无显著差异;与白光、绿光和蓝光相比,红光会显著降低小鼠休息-活动节律的振幅和缩短小鼠休息-活动节律的周期。（2）LED光强和光周期对小鼠糖脂代谢的影响:（1）在低脂饮食下,与正常光周期相比,25μW/cm~2异常光周期对小鼠糖脂代谢无显著影响,而50μW/cm~2异常光周期显著增加小鼠体重、增大附睾脂肪细胞、损害糖耐量和增加胰岛素抵抗。（2）在高脂饮食下,与正常光周期相比,25μW/cm~2异常光周期显著降低小鼠体重、减小附睾脂肪细胞、减轻胰岛素抵抗;50μW/cm~2异常光周期显著增加小鼠体重、增加附睾脂肪重量、增大附睾脂肪细胞、损害糖耐量和增加胰岛素抵抗。（3）LED光谱对异常光周期下小鼠糖脂代谢的影响:（1）白光显著增加小鼠体重,其他窄带光谱下,小鼠体重具有“随波长缩短而减轻”的特点。（2）在脂代谢方面,红光会引起小鼠附睾脂肪含量增加、附睾脂肪细胞增大和血清胆固醇水平升高;绿光会加重脂肪肝;蓝光可预防脂肪肝和肝功能受损。（3）在糖代谢方面,白光会引起小鼠糖耐量受损、胰岛素抵抗和β细胞含量增加;其他窄带光谱下,小鼠空腹血糖水平和β细胞含量均具有“随波长缩短而降低”的特点。结论（1）小鼠休息-活动节律再同步速度具有“随光强增加,先加速后减慢”和“随波长缩短而加速”的特点。（2）在低脂和高脂饮食条件下,仅高光强水平的异常光周期可损害小鼠糖脂代谢。（3）异常光周期对小鼠糖脂代谢的损害具有“随波长缩短而降低”的特点。
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