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當你深夜無法入睡，仍然盯著電腦屏幕或手機，你的肝臟能感覺到嗎？答案是肯定的。當你的身體檢測到外界這樣的狀況時，身體臟器的晝夜節(jié)律一樣會失控，從而更容易受到健康問題的影響。這項研究由加州大學歐文分?？茖W家與西班牙巴塞羅那生物醫(yī)學研究所合作共同開展的兩項新研究之一，研究結果發(fā)表在“ 細胞 ”雜志上，這項工作得到了美國國立衛(wèi)生研究院，諾和諾德基金會，國防高級研究計劃局，西班牙經(jīng)濟和競爭力部，歐洲研究理事會和加泰羅尼亞政府等資金的支持。 這項研究使用了專門培育的小鼠來分析身體調節(jié)新陳代謝的內部生物鐘網(wǎng)絡。一直以來研究人員懷疑身體臟器的各種生物鐘可以獨立運作于大腦的生物節(jié)律中心—-下丘腦，但以前一直沒有辦法證實這一理論，該研究的主要作者、加州大學歐文分校表觀遺傳學和新陳代謝中心主任Paolo Sassone-Corsi這樣解釋道。 首先讓我們一起來回顧一下，我們之前介紹睡眠相關科學的時候提到過的人體正常的生物節(jié)律系統(tǒng)。 生物鐘Circadian clock 生物鐘也稱為晝夜節(jié)律，是以穩(wěn)定的人體生物化學振蕩器（biochemical oscillator）周期相位與太陽時間相同步而形成。正常的生物鐘是以精確的24小時為一個內生周期，并且可以通過從環(huán)境中獲得足夠的白天和夜晚的信號，每日進行校準。生物鐘是驅動晝夜節(jié)律的主要機制。它們由三個主要部分組成： 一個周期約24小時的中央生化振蕩器； 一系列輸入通路到達這個中央振蕩器，并允許夾帶（Entrainment 有固定節(jié)奏的生理行為與機體周期環(huán)境振蕩的周期相匹配 ）; 一系列輸出通路與振蕩器的不同階段相關聯(lián)，這些階段調節(jié)整個生物體的生物化學、生理學行為的節(jié)律。 當有機體感知到環(huán)境光線的時間線索時，生物時鐘會被重置。晝夜節(jié)律振蕩器在身體組織中普遍存在，它們通過內源和外部信號進行同步。 在脊椎動物中，主生物鐘在視交叉上核（SCN）內，這是一個包含約20000個神經(jīng)元的雙側的神經(jīng)簇。SCN本身位于下丘腦，在那里它通過視網(wǎng)膜下丘腦束接收來自視網(wǎng)膜中的特殊的光敏神經(jīng)節(jié)細胞的信號輸入。 SCN通過同步“從屬振蕩器（slave oscillators）”保持對身體的控制，“從屬振蕩器”表現(xiàn)出他們自己的近24小時生物的節(jié)律，并控制局部組織中的晝夜節(jié)律現(xiàn)象。通過血管活性腸肽等細胞間信號傳導機制，SCN發(fā)出信號通知其他下丘腦核和松果體分泌皮質醇和褪黑激素調節(jié)體溫和身體激素，這些激素進入循環(huán)系統(tǒng)，并在整個生物體內誘導驅動生物節(jié)律。 回到我們今天的這個研究，科學家們想出了如何禁用小鼠的整個晝夜節(jié)律系統(tǒng)，而僅在肝臟中產(chǎn)生重建的BMAL1晝夜節(jié)律基因的表達，啟動單個生物節(jié)律時鐘，他們成功的激活了肝臟或皮膚內的時鐘。 “結果非常令人驚訝，”生物化學教授唐納德布倫說Sassone-Corsi說?！皼]有人意識到肝臟或皮膚可能會受到光的直接影響。”盡管包括大腦中樞的生物鐘在內的身體其他生物鐘全部關閉，當白天轉為夜晚對應的光線發(fā)生變化，肝臟卻能知道具體時間，并且可以正常的分泌消化液消化食物，或者將葡萄糖轉化為能量。雖然并不知道肝臟的生物鐘是如何檢測到光線，很有可能是通過其他器官發(fā)出的信號，但是實驗發(fā)現(xiàn)，只有當小鼠長時間處于黑暗狀態(tài)時，肝臟的生物節(jié)律才會停止運作。 在早期的研究中，Sassone-Corsi研究了如何通過睡眠剝奪、飲食和運動等因素重新啟動生物鐘。在睡覺前接觸電腦、電視或手機也可以擾亂內部時鐘。他說，由于現(xiàn)代生活方式，人們的生理系統(tǒng)容易出現(xiàn)混亂，這可能導致抑郁、過敏、過早衰老，癌癥和其他健康問題。 在接下來的研究中，加州大學歐文分校和西班牙巴塞羅那生物醫(yī)學研究所的研究人員將分階段研究不同的器官是如何相互溝通。“我們研究結果對未來影響是巨大的，”Sassone-Corsi說，“通過這些小鼠，我們現(xiàn)在可以開始破譯控制我們衰老過程和整體健康的晝夜節(jié)律。而且進一步的小鼠實驗可以找到使人類內部時鐘“不那么錯位”的方法。” |
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