瑞士科学家首次证明：重置生物钟或可恢复胰岛细胞功能

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干扰生物钟会影响
糖尿病发展？

生物钟系统（The circadian clock system）（来自拉丁语circa diem “昼夜”，大约一天）由大脑内的主钟和各器官的外周时钟组成，它使生物体能够预测并适应地球物理时间的周期性变化。几乎所有细胞都包含生物钟分子。它们根据地球的24小时昼夜周期，控制进食、睡眠等生物行为和各种生理活性（比如代谢）。如果这些时钟的同步性受到干扰——比如不规律的工作时间、频繁的时差变化及衰老等，机体就会出现心血管疾病、肥胖症、2型糖尿病等代谢性疾病。

通过比较2型糖尿病人和健康人的胰腺细胞，瑞士日内瓦大学（UNIGE）和日内瓦大学医院（HUG）的研究人员首次证明：这种对生物钟的干扰似乎阻止了胰岛细胞分泌胰岛素和胰高血糖素的正常功能。

在实验中，研究人员发现2型糖尿病人胰岛细胞的昼夜节律时钟（生物钟）受损，该破坏伴随着激素分泌的扰动。此外，研究人员使用从柠檬皮中提取的“Nobiletin”生物钟调节分子，成功地“修复”了被破坏的胰岛细胞生物钟，并部分恢复了胰岛细胞的功能。

这些结果已发表在《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）上，为糖尿病护理创新方法提供了初步洞察。

两年前，由日内瓦大学医学院首席研究员Charna Dibner领导的研究小组已经确认，在啮齿动物中，胰腺细胞生物钟的扰动可导致胰岛素和胰高血糖素分泌中断，从而促进糖尿病的发作。但是，同样的情况发生在人类身上会怎样呢？

Dibner博士实验室的研究员之一，同时也是论文的第一作者Volodymyr Petrenko表示：

我们以前也曾观察到，如果在体外细胞培养中人为破坏胰腺细胞的生物钟，那么关键的胰岛激素——胰岛素和胰高血糖素的分泌就会受到抑制。因此，我们下一步是弄清2型糖尿病人胰岛中的昼夜节律是否受到干扰，如果是，这种干扰将如何影响胰岛功能。

利用生物发光-荧光延时显微镜技术，该技术可以随着时间的推移非常精确地跟踪活细胞中的分子时钟活动，科学家们比较了24小时内2型糖尿病人和健康受试者的胰腺细胞行为。Charna Dibner说：“结果是无可争议的。” 2型糖尿病人胰岛细胞的生物钟不仅昼夜节律振荡的振幅减小，同步能力也较差。“这导致其激素分泌不再协调。此外，在2型糖尿病患者中观察到的胰岛素和胰高血糖素分泌的时间协调性缺陷，与在人工干扰昼夜节律的健康胰岛细胞中测得的缺陷相当。”

▲Nobiletin增强人T2D胰岛中的分子振荡，并增强胰岛素分泌

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一切取决于时机？

生物钟代表控制各种细胞功能的每日周期。这些时钟有几个互锁的同步级别，主要是光，它调节位于大脑下丘脑的中央生物钟。就像管弦乐队中的指挥一样，中央生物钟可以（部分）调节器官和细胞中存在的外周生物钟。尽管如此，它们在每个器官，甚至在每个细胞中的功能都不一样。Charna Dibner说：“胰腺细胞服从于禁食和食物摄入的节律，以及严格的激素调节。” 因此，协调所有级别的调节可优化代谢功能。胰腺胰岛细胞的生物钟失调会导致功能受损：它们不再预期食物发出的信号。的确，即使是吃相同的食物，你在晚上吃而不是白天吃，由于新陈代谢反应欠佳，因此体重增加得更快。”

▲光照及进食对生物钟的影响。（a.光通过视黄醇-下丘脑束进入大脑视交叉上核的中央时钟；b.摄食节律是主要的刺激信号，并且可以使外周组织时钟与视交叉上核和行为节律不同步。 ）

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如何重置正确的生物钟？

在研究中，日内瓦大学科学家使用Nobiletin（一种来自柠檬皮的生物钟调节剂分子）来使生物钟重新同步。通过作用于核心生物钟组件之一，它可以有效地重置人类胰岛的振荡幅度。科学家观察到，一旦生物钟重新同步，胰岛素分泌随即获得改善。

▲DOI: 10.1073/pnas.1916539117

这证明，修复受损的生物钟可能有助于改善胰岛激素分泌的功能。研究人员表示，将首先在动物模型体内探索这种修复机制。伴随着不规律的工作时间、错乱饮食，以及睡眠不足，现代人类社会正在经历代谢性疾病大流行。通过重置被扰乱的分子生物钟、个性化的饮食和锻炼计划，科学家希望最终能够为不断增长的流行性代谢问题提供创新的解决方案。

 恢复胰岛生物钟，

 从科学安排饮食开始。 

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