打开APP
userphoto
未登录

开通VIP,畅享免费电子书等14项超值服

开通VIP
地球住了那么久,竟还不知道人的昼夜是怎样形成的! | 协和八

小编按在流浪地球中,地球居民们搬入地下城,在远离阳光的地下,昼夜节律会发生怎样的变化?一文带你了解人类与地球的巧妙关系。

地球是完美的生存地,为了能够在这里争取到一张「站票」,地球上的生物想尽各种办法协调自己,才能在地球长期生存。

植物为了更好的生存,每天都在进行周期性的光合作用,白天开始化学反应,晚上停止。人类为适应地球环境,同样也协调出适合自己的生物节律。24小时的清醒和睡眠交替,血压、体温、激素分泌、肠胃蠕动等生理活动也按一定的顺序周期性地变化。

而这些规律性的生物节律变化,正是人们口中所说的生物钟

人类生物钟

01

人体内生物钟的节律平均为 24.2 小时,也就是每天慢大约 12 分钟。但是每天 12 分钟的「误差」还是必须「校正」的,不然日积月累,我们在大约两个月后就会「昼夜颠倒」。

然而身体并没有「昼夜颠倒」,而是通过外界环境来调节体内的昼夜节律。在机体水平上,哺乳动物的生物钟系统是一个多层次结构,由主时钟和位于外周组织的子时钟构成,其中的主时钟位于下丘脑中的视交叉上核(suprachiasmatic nucleus,  SCN)。

外界环境中对哺乳动物影响最大的是光照信息,它首先通过视网膜被传递到 SCN主时钟则根据环境时间调节自身内在的时间节律,使之与外界环境相协调。

协调好后主时钟再通过激素和自主神经系统将协调好的时间信息传递到外周组织的子时钟。最终优化调节各个组织器官的生理活动和功能,使人类的代谢、生理和行为适应外界环境。

主时钟 SCN 昼夜节律的分子调节机制

02

  

PER 和 CRY 基因,是主时钟 SCN 昼夜节律形成的关键基因在白天表达活跃,晚上表达被抑制,我们这里把它称为白天基因

PER 和 CRY 基因的表达情况,受到 CLOCK 和 BMAL1 蛋白的调控。CLOCK 和 BMAL1 蛋白通过与 PER 和 CRY 基因启动子的 E-box 区域结合,促进其表达。但是,PER 和 CRY 的表达也会反过来抑制 CLOCK 和 BMAL1 蛋白的功能。

所以,刚入夜的时,PER 和 CRY 基因表达量达到峰值,并形成二聚体,进入细胞核中,抑制 CLOCK 和 BMAL1,从而抑制 PER 和 CRY 的表达。由于,PER 和 CRY 不稳定,会被缓慢降解掉。随着夜色加深,PER 的量逐渐下降,并在黑夜结束、白天刚开始时,回到了整个周期的起点。并解除了对 CLOCK 和 BMAL1 的抑制,从而重新转录出新的 PER 和 CRY。周而复始,就形成了一个周期振荡的负反馈系统。

主时钟与外周生物钟的联系

03

  

SCN 作为全身的主时钟,接受外界光照信息后,经过自身节律协调,通过自主神经和激素调控个外周组织的子时钟,使外周生物钟管理各个器官的昼夜活动。

SCN 细胞是神经元,可以通过神经纤维直接向外周传递昼夜节律信息;另外,SCN 将信息传给松果体,周期性分泌褪黑素,同时还作用于下丘脑,调节 CRH、ACTH 和皮质醇的分泌。一般松果体在大约晚上 9 点时开始分泌褪黑激素,在早上大约 7 点半时停止分泌。而皮质醇的分泌节律正相反,晨起分泌最多,夜间分泌最少。这两种激素对于人体的作息和代谢都有着重要作用。

主时钟紊乱

04

生物钟对于机体内稳态和正常生理活动的维持的意义是不言而喻的,它关联了睡眠、饮食、认知、行为、情绪、代谢等诸多生理指标,与下游信号的偶联和对外周器官的信号输出影响着整个机体内稳态的自持,关系到生物是否能保证自身各部位协调有序并与环境相适应。

一旦生物钟「失灵」,人就会生病。如果这些控制环节出了毛病,就会造成各器官的生理节律「脱步」,带来不好的后果,比如失眠、肥胖、心血管疾病,甚至因为细胞分裂周期的「生物钟」节律混乱而导致癌症。 

所以养成良好的生活习惯,使全身的「生物钟」系统同步协调地运行,让我们的身体更好的去拥抱这个地球,我们才能延续人类文明!

图片来源:翻译自谷歌

文中观点为作者个人观点

参考文献

[1]  Schibler  U, Gotic  I,  Saini C,  Gos  P, Curie  T,  Em-menegger Y,  Sinturel  F, Gosselin  P,  Gerber A,  Fleu-ry-Olela  F, Rando  G,  Demarque M,  Franken  P. Clock-Talk:  Interactions between  central  and peripheral circadian  oscillators  in mammals.  Cold  Spring Harb Symp Quant Biol, 2015, 80: 223–232. 

[2]  Buijs  RM, Hermes  MHLJ,  Kalsbeek A.  The  suprachi-asmatic nucleus—paraventricular nucleusinteractions: a bridge  to  the neuroendocrine  and  autonomic nervous system. Prog Brain Res, 1998, 119: 365–382. 

[3]  Balsalobre  A, Damiola  F,  Schibler U.  A  serum shock induces  circadian  gene expression  in  mammalian tissue culture cells. Cell, 1998, 93(6): 929–937. 

作者:新医谷·逸琳

审阅:北京协和医院内分泌科 王曦 医师

编辑:燕白黄瓜

质控:狗爪半夏

本站仅提供存储服务,所有内容均由用户发布,如发现有害或侵权内容,请点击举报
打开APP,阅读全文并永久保存 查看更多类似文章
猜你喜欢
类似文章
【热】打开小程序,算一算2024你的财运
生物钟与糖尿病
生理钟失调可能令你患上精神分裂症
生物钟的工作机制
新发现:我们的肝脏也有自己的生物钟
获诺奖的生物钟研究有啥用?军事航天等都需要
吃饭时间真的很重要!Science子刊揭示:大脑设定进餐时间的关键神经元,调节生物钟与代谢健康!
更多类似文章 >>
生活服务
热点新闻
分享 收藏 导长图 关注 下载文章
绑定账号成功
后续可登录账号畅享VIP特权!
如果VIP功能使用有故障,
可点击这里联系客服!

联系客服