了解您的生物钟

生物钟

随着人们物质条件以及生活方式的改变，代谢性疾病呈现高发的趋势。代谢性疾病主要包括糖尿病、肥胖、高血压、血脂异常等。除了不健康饮食、缺乏运动等因素可以诱发代谢性疾病以外，生物钟紊乱也可通过影响代谢，导致糖尿病、肥胖、高血压等代谢性疾病的发生或发展。

日常生活中，我们的一些行为习惯其实都有着生物钟的影子，比如每天早上自然醒在闹钟响起的前几分钟、在一个固定的时间段内排大便等。而那些不容易观察到的，比如血压、脉搏、体温的昼夜波动，其实也都和生物钟有着联系（详见天地链接）。

生物钟的起源

18世纪科学家发现含羞草叶片的节律性开放并不依赖光照，提示其内在的守时机制。1984年Jeffrey和Rosbash等首次在果蝇体内分离并克隆出第一个生物钟基因，将其命名为Period，随后又陆续发现了Timeless、Doubletime等时钟基因。同样，在动物和人体内，也存在着生物钟，作用是产生昼夜节律，适应由于地球不断自转和公转带来的变化。

什么是生物钟

生物钟是生物体随时间（昼夜、四季等）作周期性变化的生理现象。有的朋友会觉得生物钟听起来很玄幻，然而这是具有科学性的。2017年的诺贝尔生理学或医学奖就颁发给了3位美国科学家，奖励他们在发现调节生物日节律行为的基因和阐明其作用原理上做出的重要贡献。这也让我们知道了生物钟其实和我们体内的一些基因有所关联。生物钟是生物体生命活动的内在节律性。哺乳动物体内的生物钟包括中枢生物钟和外周生物钟。

中枢生物钟

中枢生物钟位于下丘脑视交叉神经上核（SCN)，外周生物钟主要由中枢生物钟调控。研究显示，SCN在节律调控中具有重要作用，下丘脑SCN损伤的小鼠表现为进食、饮水以及昼夜活动节律的紊乱。

外周生物钟

随着生物钟研究的不断深入，人们发现在外周组织如肝脏、胰腺、肾脏、肠道甚至卵巢中都存在着生物钟。外周生物钟部分独立于中枢生物钟，具有自主节律。

生物钟和糖尿病的联系

从上文中，我们知道外周组织如肝脏、胰腺等都存在着生物钟，而当它们出现了问题，就有可能影响糖脂代谢，导致糖尿病、肥胖和心脑血管疾病等代谢性疾病的发生。

胰腺生物钟基因

胰岛素和胰高血糖素是由胰腺产生的，释放至血液中以调控血浆葡萄糖水平的稳定。胰腺胰岛素和胰高血糖素的分泌亦受生物钟的调控。研究发现，敲除小鼠胰腺中的BMAL1基因（生物钟基因之一）后，小鼠会发生严重的葡萄糖耐受不良和胰岛素分泌减少，可产生明显的高血糖，进而发展为糖尿病。更加需要关注的是，实验中小鼠在模拟轮班工作后，其昼夜节律发生失调，导致胰岛素的释放改变，进而可能导致糖尿病的发病，类似于小鼠β细胞中BMAL1基因敲除后的表现。

肝脏生物钟基因

肝糖原是肝脏储存葡萄糖的形式，正常的生物钟亦是肝糖原合成与分解平衡的基础。有学者发现特异性敲除小鼠肝脏中的BMAL1基因后，可引起脂肪肝和胰岛素抵抗。可见，肝脏生物钟相关基因的正常表达是调控肝糖原合成及肝脏对胰岛素敏感性的重要环节。当肝脏生物钟基因出现异常表达时，可导致胰岛素抵抗及糖代谢紊乱，从而有可能导致糖尿病的发病。

外界环境的改变

除此之外，外界环境的改变（如饮食、运动时间不当、光/暗周期紊乱）也可导致生物节律的紊乱，并与糖尿病的发病相关。研究表明睡眠不足与糖尿病的发生率增加有关。即使睡眠时间充足，昼夜节律紊乱亦可增加糖尿病的风险。

以倒班工作者为例，倒班工作者长期生活在与外部社会非同步的状态中，使得其昼夜节律失调，流行病学调查结果显示倒班工作的年限与糖尿病患病率密切相关，同样前瞻性的研究结果亦发现，与日常工作相比，倒班工作者发生2型糖尿病的风险更高。

临床上也有一些有趣的现象，例如相比清晨而言，在晚上做口服葡萄糖耐量实验更容易出现异常，这与胰岛素在晚上分泌减少以及胰岛素敏感性下降有关；我们熟知的“黎明现象”也是血糖周期性变化的有力证据。这说明血糖水平可能亦受生物钟节律的调控，目前大量动物实验及临床研究均证实了生物钟节律与糖尿病的相关性。

生物钟紊乱该怎么办

糖尿病治疗药物二甲双胍目前已成为2型糖尿病治疗的一线药物，有研究发现二甲双胍对生物钟系统亦有影响。除了二甲双胍外，其它降糖药物的作用机制亦与生物钟有一点联系，例如GLP-1受体激动剂利拉鲁肽能通过激活AMPK信号通路恢复胰岛β细胞内在生物钟节律从而改善胰岛β细胞功能，延缓糖尿病进展。不过，具体用药还应在医生指导下进行。

除了药物治疗外，改变昼夜颠倒的生活、工作方式，养成规律的睡眠习惯更有助于预防生物钟紊乱以及生物钟紊乱所导致的代谢性疾病。

天地链接：人体生物钟的一天

人的生物钟就是人体内随时间作周期变化的生理生化过程、形态结构以及行为等现象。人体内的生物钟多种多样，人体的各种生理指标，如脉搏、体温、血压、体力、情绪、智力等，都会随着昼夜变化做周期性变化。人的体温凌晨最低，傍晚最高，相差有1℃多。科学家经过多年的研究，已经对人体的许多生理生化活动的昼夜节律现象有了比较清楚的了解。通常情况下，人体在凌晨2时左右，睡眠达到最大深度，凌晨4时左右体温达到最低，清晨6时左右血压升高最快，早晨7时左右褪黑素的分泌停止；早晨8时左右肠蠕动频繁发生，而在9时左右睾酮分泌量达到最高，上午10时左右是人们头脑最清醒的时刻；到了14时左右人的四肢活动配合达到最佳状况，15时左右是人们反应最灵敏的时候，而17时左右心血管工作的效率最高，肌肉强度最大，（这也是建议下午运动锻炼的原因之一）；18时左右人的血压达到一天中的第二个高峰，在19时左右体温达到高峰，21时左右褪黑素的分泌开始，到22时左右肠蠕动开始被抑制，这就是人体生物钟的一天。