ミトコンドリアの光刺激による血糖降下作用
光がミトコンドリアの機能に影響を与えることがわかっています。
近年、急速なLEDの普及によって、短波長のブルーライトの健康被害が注目されるようになりました。
長波長の赤色光は、自然の光である太陽光には含まれますが、LEDには含まれていません。
太陽光を浴びない人工的な環境下で生活を続けていると、私たちの体に大きな影響を与える可能性があります。
Light stimulation of mitochondria reduces blood glucose levels
J Biophotonics. 2024 Feb 20:e202300521. doi: 10.1002/jbio.202300521
フォトバイオモデュレーション
ミトコンドリアは、酸素とグルコースを使用して、代謝によってATP のエネルギーを生成します。
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ミトコンドリアのATPの産生は、加齢や病気とともに減少します。
ミトコンドリアは代謝を調節しますが、太陽光はその速度に影響を与えます。
可視光から近赤外範囲に及ぶ約 650 ～ 900 nm のフォトバイオモジュレーション（PBM）は、ミトコンドリアによる ATP 生成を上方制御し、活性酸素種も減少させます。
より長い波長の光は、ミトコンドリアの電子伝達系のシトクロム C オキシダーゼによって吸収されます。これは、ミトコンドリア膜電位と ATP 産生を増加させる電子輸送活性の増加につながります。
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670 nm PBM 誘導性の上方制御は、ATP 産生が低下している老化したミトコンドリアで顕著に起ります。
ATP 生産の増加は、機能性の改善につながることが示されています。
670 nm PBM は、ミトコンドリアの内呼吸を改善し、全身に影響を与えることが実証されています。
ATP 産生の増加には、グルコース消費量の増加が必要となります。
水の粘度に対する光の影響（ATP 生合成への影響）
Light Effect on Water Viscosity: Implication for ATP Biosynthesis
Sci Rep. 2015 Jul 8:5:12029. doi: 10.1038/srep12029
ATP シンターゼ （Complex Ⅴ）と呼ばれるミトコンドリアの回転モーターは、疎水性部分 F 0と親水性部分 F 1で構成されています。
ATP シンターゼ （Complex Ⅴ）については、関連記事をご参照ください ↓
親水性表面に結合したナノスケールの水層（結合水）は、バルク水の粘度値よりも数桁大きい粘度値を示します。
ミトコンドリアは、主に親水性で粘性の高い密集した微環境であり、結合水の割合は総水分含有量の100パーセントに近いと推定されています。
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ミトコンドリアの ATP シンターゼの主な機能は、細胞内の主要なエネルギー伝達物質である ATP の合成です。
合成の原理は、ローターを回転させるプロトンの移動です。
プロトンは、プロトン勾配のエネルギー、膜貫通プロトン推進力によって、ミトコンドリアの内膜を通ってミトコンドリア マトリックスに移動します。
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活性酸素種（ROS）誘発の酸化ストレスは、ミトコンドリアのATPレベルの枯渇を引き起こすことが示されています。
ROS が親水性を強化し、それによって相互に移動する表面間の粘性摩擦を強化します。
粘性摩擦の増加に伴う界面粘度の増加は、回転モーターの性能低下として現われ、これが ATP 生産量の低下を招きます。
レーザー光によるミトコンドリア ナノモーター内およびその周囲の界面粘度の低下は、ナノモーターの粘性摩擦を減少させて効率を高めて、ATP 生成の増加に反映されると考えられます。
PBMによる血糖降下のコホート研究
赤色光（670 nm）によるフォトバイオモジュレーション（PBM）は、ミトコンドリア膜電位とATP生成を増加させ、グルコース需要を増加させます。
670nm PBMグループの15人（平均年齢41.1±13.1歳）、プラセボグループの15人（平均年齢38.3±13.7歳）
既知の代謝疾患はなく、薬の服用をしていない健康な被験者
すべての被験者は、7 日間にわたって 2 回の空腹時経口ブドウ糖負荷試験（OGTT）を受け、 75 g のブドウ糖の水溶液（150ml）を摂取しました。
7 日以内に 2 回目の OGTT が投与され、その間 670 nm PBM グループはグルコースを摂取する 45 分前に 15 分間 670 nm の光に曝露されました。
血中グルコース濃度を 0分（絶食）、15分、30分、45分、60分、75分、90分、105分、および120分で測定しました。
670 nm の光に 15 分間曝露すると、グルコース摂取後の血糖上昇が 27.7% 減少し、最大グルコーススパイクが 7.5% 減少しました。
参加者はグルコース摂取の45分前に670 nm PBMに曝露され、摂取後45分で循環血中グルコース濃度が大幅に低下し、効果の発現が約1.5時間であることが明らかになりました。
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まとめ
フォトバイオモジュレーションは、ミトコンドリア膜電位とATP生成を増加させ、グルコース需要を増加させます。
赤色光（670nm）は、ミトコンドリアの電子伝達系のシトクロム C オキシダーゼ（Complex Ⅳ）に吸収されるだけでなく、ATPシンターゼ（Complex Ⅴ）の回転モーターの粘性摩擦を減少させて効率を高めて、ATP 生成の増加に反映されると考えられます。
670 nm の光に 15 分間曝露すると、グルコース摂取後の血糖上昇が 27.7% 減少し、血糖値スパイクが 7.5% 減少しました。
太陽光に含まれる赤色光を浴びると、食後に血糖値が高くなる血糖値スパイクを抑えられる可能性があります。
LED には基本的に長波長の光はなく、太陽光のない場所でそれらに長時間さらされると、血糖値の調節不全など、人間の健康に長期的に重大な影響を与える可能性があります。
