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太阳城注册:还敢吃夜宵吗!毁掉生物钟 彻底改变细胞活动的节律

时间:2019/6/8 15:29:38  作者:  来源:  查看:1  评论:0
内容摘要:  很多人都有倒班或倒时差的经历,昏昏沉沉,食欲不振,那滋味真的不好受。造成这种状态的原因,大家也都知道,那就是人体的生物钟被打乱了。长期的生物钟紊乱会严重影响人体的健康,并增加肥胖、2型糖尿病、癌症等疾病的风险。  其实,不仅昼夜颠倒会影响生物钟,另外一种更频繁的活动——进食,...
  很多人都有倒班或倒时差的经历,昏昏沉沉,食欲不振,那滋味真的不好受。造成这种状态的原因,大家也都知道,那就是人体的生物钟被打乱了。长期的生物钟紊乱会严重影响人体的健康,并增加肥胖、2型糖尿病、癌症等疾病的风险。

  其实,不仅昼夜颠倒会影响生物钟,另外一种更频繁的活动——进食,同样也会影响到生物钟。不按点吃饭,往往造成生物钟紊乱,这也是很多经常吃夜宵的人睡不好觉的原因。

  最近奇点糕就中招了,失眠导致吃饭时间错乱,而吃饭时间错乱又加重了失眠,恶性循环。不过,人们却并不清楚进食与生物钟之间是如何相互影响的。

  最近,剑桥大学的科学家终于为我们解开了谜题。他们惊奇地发现,大家熟悉的胰岛素,竟然还有调节生物钟的作用!

  受进食影响的胰岛素,能改变细胞生物钟蛋白的积累,甚至重塑生物钟的相位,彻底改变细胞活动的节律。若进食时间错乱,比如晚上进食,机体内胰岛素的水平也会随之改变,扰乱原本的生物钟,引起各种问题。

  这次的发现加深了我们对生物钟调控机制的认识,并且可能有助于指导人们通过调节光照和进食时间,调整自己的生物钟,避免相关疾病的发生,尤其是长期需要倒班的人。相关研究发表在顶级学术期刊《细胞》上,论文通讯作者是John S。 O’Neill博士,第一作者是Priya Crosby博士。

  我们的身体就像一台精密的机器,细胞、组织、器官等是这台机器的硬件,而细胞里的基因则是控制这台机器的软件,协调各个硬件之间的工作。软件安排硬件在合适时间做合适的事,以免发生冲突,这就是生物钟。

  2017年,诺贝尔生理学或医学奖授予了三位揭示生物钟机制的科学家。他们发现了一类叫PER的生物钟蛋白,会不停地积累和分解,进行周期为24小时的震荡循环。而由于PER蛋白会影响细胞内的各种生理过程,随着PER蛋白的变化,生理活动也会相应地变化[3]。

  而PER蛋白还受到光信号的影响,使生物体形成昼夜节律。

  除了昼夜变化外,进食也是一个周期性的活动,同样也会对机体的活动造成重大影响。因此,进食与细胞生物钟之间必然存在强烈的联系。

  有人推测,生物钟会影响到进食,而进食也应当会反作用于生物钟[5]。但是,一直以来,人们对进食影响生物钟的方式缺乏了解。

  O’Neill教授一直想解开这方面的谜题。

  在进食后,哺乳动物体内变化最大的无疑是血糖和胰岛素了,而且几乎所有细胞都受到这两种物质的影响。而且,之前还有研究发现,血糖和胰岛素水平的变化会影响生物钟相关蛋白的表达[6]。

  因此,O’Neill教授推测,胰岛素或血糖,很可能就是进食与生物钟之间的信使。

  不过,到底是谁呢?

  O’Neill团队设计实验,对这两种物质的作用进行了检验。他们发现,胰岛素会改变重要的生物钟蛋白——PER2蛋白的积累,而血糖则没有这种效果。这说明,胰岛素才是调节生物钟的关键分子。

  他们还发现,胰岛素能大幅改变PER2蛋白的震荡幅度和周期。甚至,高浓度的胰岛素还能直接重置PER2蛋白的震荡相位,可以说是恢复了出厂设置!

  随后,他们又在细胞、组织、器官以及小鼠个体等不同层面,都证明了胰岛素对生物钟的调节作用。此外,他们还证实胰岛素样生长因子-1(IGF-1)与胰岛素有类似的作用,同样也受到进食的影响。

  并且,他们还证实,胰岛素和IGF-1是通过激活细胞内的PIK3-AKT-mTOR信号通路,促进PER2 mRNA的翻译,增强PER2蛋白的积累,从而调节生物钟的。

胰岛素改变PER蛋白震荡周期胰岛素改变PER蛋白震荡周期
 

  以上研究揭示了胰岛素对生物钟蛋白的调节机制。那胰岛素对动物的生物钟,到底影响几何呢?

  首先,研究人员发现,胰岛素信号的改变,能直接影响个体的进食节律。用药物抑制小鼠的胰岛素信号,发现小鼠的进食时间出现了严重的错乱,昼夜节律与进食时间完全不能同步。

  而改变小鼠的进食时间,伴随着胰岛素信号的变化,生物钟也随之改变。研究人员强制改变小鼠进食的时间,发现其生物钟蛋白也会相应地发生改变,进食节律与昼夜节律不能同步了。

  而将进食时间调整为原来的模式后,又能恢复其正常的进食节律,与昼夜节律保持一致。

  现在我们可以确认,随进食而变化的胰岛素信号,可以调节细胞生物钟蛋白的积累,改变细胞的生物钟!

  当然,胰岛素并不能影响小鼠所有组织的生物钟。小鼠接收光信号的细胞的PER2蛋白,就不受胰岛素的影响,而这个部位正是动物感受昼夜变化的关键区域。

  其实这也很好理解,要不然,只要一次不按时吃饭就能大幅改变生物钟蛋白,影响昼夜节律,那机体生物钟完全乱套了。但是,若进食节律长期紊乱,那再强的维护机制也会被打破了。

  考虑到生物钟机制的保守性,再结合奇点糕自身的经验,有理由相信人类细胞的生物钟同样也受到进食和胰岛素的调节。也就是说,夜宵引起的胰岛素水平紊乱,真的会破坏我们的生物钟!

  而对于很多需要倒班或者倒时差的人来说,这个发现可能可以让我们通过调整光照和进食时间,尽快调整被打乱的生物钟,预防相关疾病的发生。

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