Проникаючи в череп, фіолетове світло пригнічує нейронні сигнали, що стимулюють спалювання ліпідів.
Мозок отримує сигнали із зовнішнього середовища за допомогою рецепторів - зорових, слухових, нюхливих тощо. Слухові рецептори сидять у вусі (точніше, у внутрішньому вусі), нюх - у носі, зорові - у сітківці ока. Але буває так, що рецептори виявляються раптом зовсім не там, де їм належить бути.
Дослідники з Дитячої лікарні Цинциннаті знайшли світлочутливі рецептори в нейронах преоптичного ядра в гіпоталамусі. Це область мозку, яка відіграє важливу роль у регуляції добових ритмів (сну і пильнування), статевої та батьківської поведінки, почуття спраги та інших фізіологічних процесів. Світлочутливі рецептори - це молекули білка опсину 5 (OPN5). Опсини сидять у мембранах світлочутливих клітин (наприклад, паличок і колбочок сітківки ока) і перетворюють світло на електрохімічні сигнали, що біжать нейронними ланцюгами на мозок. Різні опсини налаштовані на різні довжини хвиль, зокрема, опсин 5 реагує на фіолетове світло.
У статті в Nature сказано, що нейрони гіпоталамуса з OPN5 приймають сигнали від безлічі інших нейронів мозку, які стежать за температурою шкіри і регулюють обмін речовин у клітинах бурого жиру. Про бурий жир ми багато писали - це особливий тип жирової тканини, який не накопичує ліпіди (як білий жир), а спалює їх, причому спалює в тепло. Тому бурий жир відіграє велику роль у терморегуляції. Нейрони, які керують роботою бурого жиру, працюють разом з нейронами, які стежать за температурою тіла. Загалом у всіх нервових клітин, які входять в «температурну» мережу, є загальні ознаки - і ці ж самі ознаки, як виявилося, є у нейронів зі світлочутливими білками в гіпоталамусі.
Подальші експерименти показали, що активні OPN5-нейрони пригнічують роботу бурих жирових клітин - тобто бурий жир починає спалювати менше жиру. І навпаки, якщо OPN5-нейрони мовчали, бурий жир починав активніше спалювати ліпіди. Відповідно, якщо у мишей взагалі відключали ген Opn5 (всі досліди ставили на мишах), то їх бурий жир був активнішим і температура тіла була в середньому вищою, ніж у звичайних мишей. Крім того, модифіковані тварини накопичували менше жирових відкладень, у них було менше холестерину в крові і вони краще переносили холод.
Як було сказано вище, опсин 5 реагує на фіолетове світло. Чи впливало якось фіолетове світло на фізіологію мишей? Щоб впливати, він повинен проникати в череп, до нейронів гіпоталамуса. І він дійсно проникає: дослідники вживляли в мозок мишам фотодатчик, здатний розрізняти світло з різними довжинами хвилі. І виявилося, що фіолетові хвилі цілком доходять до преоптичного ядра гіпоталамуса, активуючи в ньому OPN5-нейрони. У звичайних мишей (з працюючим геном Opn5) він зменшував активність бурого жиру і знижував температуру тіла. Ці та інші експерименти підтвердили, що фіолетове світло через OPN5-нейрони регулює фізіологічні процеси, пов'язані з жировим «опаленням» тіла.
Взагалі ж опсин 5 - не єдиний рецептор, який виявили в незвичному місці. Наприклад, у легких після грипу з'являються смакові рецептори, які дратують імунітет. А навесні ми писали про іншого опсина, який відчуває смак - він допомагає дрозофілам розпізнати в їжі отруйну гіркоту. До речі, у самих клітин бурого жиру є опсин 3, що реагує на червоне світло, причому він стимулює спалювання жиру. Опсин 3 у бурому жирі знайшли не тільки у мишей, а й у людини.
З іншого боку, у мавп в гіпоталамусі теж синтезується опсин 5. Правда, ми не знаємо, чи здатне проникати фіолетове світло в череп мавп (і людини), і наскільки червоне світло здатне стимулювати людський бурий жир. Тож незрозуміло, чи можна використовувати «світлотерапію», щоб хоч трохи скинути вагу - хоча такий спосіб схуднути був би виключно зручний.