当你深夜无法入睡，仍然盯着电脑屏幕或手机，你的肝脏能感觉到吗？答案是肯定的。当你的身体检测到外界这样的状况时，身体脏器的昼夜节律一样会失控，从而更容易受到健康问题的影响。这项研究由加州大学欧文分校科学家与西班牙巴塞罗那生物医学研究所合作共同开展的两项新研究之一，研究结果发表在“ 细胞 ”杂志上，这项工作得到了美国国立卫生研究院，诺和诺德基金会，国防高级研究计划局，西班牙经济和竞争力部，欧洲研究理事会和加泰罗尼亚政府等资金的支持。
这项研究使用了专门培育的小鼠来分析身体调节新陈代谢的内部生物钟网络。一直以来研究人员怀疑身体脏器的各种生物钟可以独立运作于大脑的生物节律中心—-下丘脑，但以前一直没有办法证实这一理论，该研究的主要作者、加州大学欧文分校表观遗传学和新陈代谢中心主任Paolo Sassone-Corsi这样解释道。
首先让我们一起来回顾一下，我们之前介绍睡眠相关科学的时候提到过的人体正常的生物节律系统。
生物钟Circadian clock 生物钟也称为昼夜节律，是以稳定的人体生物化学振荡器（biochemical oscillator）周期相位与太阳时间相同步而形成。正常的生物钟是以精确的24小时为一个内生周期，并且可以通过从环境中获得足够的白天和夜晚的信号，每日进行校准。生物钟是驱动昼夜节律的主要机制。它们由三个主要部分组成： 一个周期约24小时的中央生化振荡器； 一系列输入通路到达这个中央振荡器，并允许夹带（Entrainment 有固定节奏的生理行为与机体周期环境振荡的周期相匹配 ）; 一系列输出通路与振荡器的不同阶段相关联，这些阶段调节整个生物体的生物化学、生理学行为的节律。 当有机体感知到环境光线的时间线索时，生物时钟会被重置。昼夜节律振荡器在身体组织中普遍存在，它们通过内源和外部信号进行同步。
在脊椎动物中，主生物钟在视交叉上核（SCN）内，这是一个包含约20000个神经元的双侧的神经簇。SCN本身位于下丘脑，在那里它通过视网膜下丘脑束接收来自视网膜中的特殊的光敏神经节细胞的信号输入。
SCN通过同步“从属振荡器（slave oscillators）”保持对身体的控制，“从属振荡器”表现出他们自己的近24小时生物的节律，并控制局部组织中的昼夜节律现象。通过血管活性肠肽等细胞间信号传导机制，SCN发出信号通知其他下丘脑核和松果体分泌皮质醇和褪黑激素调节体温和身体激素，这些激素进入循环系统，并在整个生物体内诱导驱动生物节律。
回到我们今天的这个研究，科学家们想出了如何禁用小鼠的整个昼夜节律系统，而仅在肝脏中产生重建的BMAL1昼夜节律基因的表达，启动单个生物节律时钟，他们成功的激活了肝脏或皮肤内的时钟。
“结果非常令人惊讶，”生物化学教授唐纳德布伦说Sassone-Corsi说。“没有人意识到肝脏或皮肤可能会受到光的直接影响。”尽管包括大脑中枢的生物钟在内的身体其他生物钟全部关闭，当白天转为夜晚对应的光线发生变化，肝脏却能知道具体时间，并且可以正常的分泌消化液消化食物，或者将葡萄糖转化为能量。虽然并不知道肝脏的生物钟是如何检测到光线，很有可能是通过其他器官发出的信号，但是实验发现，只有当小鼠长时间处于黑暗状态时，肝脏的生物节律才会停止运作。
在早期的研究中，Sassone-Corsi研究了如何通过睡眠剥夺、饮食和运动等因素重新启动生物钟。在睡觉前接触电脑、电视或手机也可以扰乱内部时钟。他说，由于现代生活方式，人们的生理系统容易出现混乱，这可能导致抑郁、过敏、过早衰老，癌症和其他健康问题。
在接下来的研究中，加州大学欧文分校和西班牙巴塞罗那生物医学研究所的研究人员将分阶段研究不同的器官是如何相互沟通。“我们研究结果对未来影响是巨大的，”Sassone-Corsi说，“通过这些小鼠，我们现在可以开始破译控制我们衰老过程和整体健康的昼夜节律。而且进一步的小鼠实验可以找到使人类内部时钟“不那么错位”的方法。”
联系客服
