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我们身体里有一座“钟”
文章来源:文汇报 2017-11-05  点击次数:336   添加时间:2017/11/9 8:29:05    

我们身体里有一座“钟”
来源:文汇报 2017-11-05    作者:唐闻佳

“你在熬夜时,一项有关熬夜的研究得了诺贝尔奖!”今年10月,随着三位美国科学家———缅因大学的杰弗里·霍尔教授、布兰迪斯大学和霍华德·休斯医学研究所的迈克尔·罗斯巴什教授,以及洛克菲勒大学的迈克尔·扬教授,因为对生物体昼夜节律的分子机制研究,分享了今年的诺贝尔生理学或医学奖。这个话题随即在医学科学界火了。

  科学家发现,昼夜节律的紊乱,与肥胖、糖尿病、高血压等内分泌代谢疾病,乃至肿瘤的发生发展都有关联。因而医生直言,这项有关生物钟的研究很直白地提醒大众:在正确的时间做正确的事,按时吃饭,到点睡觉!

  墙上的钟,为何在指挥我们的行为?

  我们来看看大多数人的生活状态:每天早上七八点起床,每天晚上九十点睡觉,一日三餐,到点要吃饭……你有没有想过,为什么我们要按这个节奏来生活?

  “因为有钟,时间到了!”有人会这样答。

  第二个问题来了,这个钟表是我们人造出来的,那我们为什么要听命于这个钟? 我们是钟的创造者,还是钟的奴隶? 再深入思考,钟到底是什么,我们为什么需要钟?

  深究下去,其实就是很多大牌实验室专家的科研命题了,我们不用再“烧脑”细究,这里只谈一个事关我们生活的简单命题:钟到底跟我们有什么关系。

  到什么时间,干什么事,这个习惯似乎已存在千年。典型的比如植物花朵的开闭和叶片的光合作用,动物的产卵、排精、冬眠、苏醒等。不要小看这些周期变化,这些规律可不是听命挂在墙上的钟表,而是植根于生物体特有的生物钟。我们的身体里也住着这样一座钟,提示着人以24小时为周期的血压、体温、体力、情绪等生理指标的律动。

  简言之,生物钟是指地球上的生命随地球的周期性运动而产生的各种周期性变化的生理生化活动。人类最早认识到的生物钟现象就是对人自身的周期性变化,以及植物的朝夕节奏的变化。我国古代哲学家对人体和自然的相互关系就特别重视。早在战国时期,《黄帝内经》 就描述了人的身体状况随季节变动而变化的周期性现象,以及人体的脉象节奏。

  既然存在着这种生命节律,那么如果打破它,要不要紧呢? 看看科学家发现了什么。

  罕见的早睡早起家族提示人体内有“时钟基因”

  苏州大学剑桥-苏大基因组资源中心教授、中国细胞生物学学会生物节律分会会长徐璎长期关注生命节律研究,她对生物钟基因的研究要追溯到2003年,当时她在美国加州大学旧金山分校神经科学部门从事博士后研究。她见过一个奇怪的家族成员总在凌晨三四点起床,晚上六七点就睡觉。这显然不符合常人的生活节奏。

  通过研究,他们发现这个家族成员身上的一种名为“PER2”的基因发生了突变,这是一种掌管睡眠的基因,正是这个突变导致他们的早睡早起。

  更奇特的是,当研究人员把突变基因转给小鼠,小鼠也同样早睡早起了,而且进食变得更早,比正常小鼠吃得更多。研究人员进而发现,这些实验小鼠不仅管睡眠的PER2基因发生了突变,连带着管吃饭的PER1基因也突变了。而且,因为吃得更多,还导致了这群小鼠发胖,肥胖问题紧随而来。

  此类基因又称“时钟基因”。正常情况下,它们会在相同的时间打开和关闭,以保持睡眠和饮食周期的均衡。但如果其中有基因发生突变,就会打破规律,使得机体的各类生物钟无法步调一致。

  这项研究解释了某些“夜食症”患者或许是因为基因出了问题,而这只是印证生物体昼夜节律影响行为的众多研究之一。

  徐璎告诉记者,自上世纪70年代分子生物学大发展,人们才得以从遗传学角度在低等哺乳动物乃至人体中发现时钟基因,进而不断理解“基因决定了我们的行为”。

  一旦精妙的生物时钟被打破,疾病匍匐而来

  围绕生物钟的有趣研究和发现远远不止这些!

  瑞金医院上海市内分泌代谢病研究所副研究员王计秋与记者说起另一组罕见病例:近二十年来,各国医生发现了一些“睡不着觉的家族”,他们至少在三四十年里都没好好睡过觉。科学家逐渐发现,在这些人的大脑下丘脑、杏仁核等区域,控制节律的基因发生了突变或紊乱。

  “科研人员已发现一些经典的节律基因,它们很精细地工作着,相互牵制,此消彼长。它们还通过大脑神经调控着全身器官,让大家有节律地工作,由此形成精妙的外周节律环,一旦固有节律被打破,身体就会出现问题,疾病可能匍匐而来。”王计秋告诉记者,2013年,他们在中国工程院院士、瑞金医院内分泌专家宁光教授领衔下完成的一项肥胖研究就发现,通过调节小鼠体内LGR4基因开关,可以影响肥胖的发生。

  简单说,如果在小鼠体内去除这个LGR4基因,小鼠的体重会减轻,各项代谢指标均明显好转。研究进一步发现,LGR4基因其实具有某种节律基因的特征和功能,它会控制小鼠体内某些代谢功能的延迟或提前,进而影响到小鼠的体重。

  长期的昼夜颠倒、节律紊乱,可能引发一些不可思议的变化。临床医生、医学研究者不约而同地告诉记者:自从人类学会使用火把照明,后来又出现了电灯等发明,人们不再“日出而作,日落而息”,在节律上逐渐变得失调,由此产生的负面影响是导致了部分疾病的出现。不按时吃饭、不按时睡觉,这不仅引发肥胖,还会引发糖尿病、高血压、高血脂等代谢疾病。已有研究发现,调节节律的关键基因也左右着肿瘤的发生。

  生物钟研究的现代提示:在正确的时间做正确的事

  到点就该睡觉,到点就要吃饭,这个“到点”,说的就是一种节律。如果说杰弗里·霍尔等三人,以及比他们更早的那群先驱者在果蝇中的发现按下了开始键,后来者逐渐认识到,节律是一把认识生命、认识疾病的重要钥匙。

  倒时差、熬夜、借咖啡提神……在医生看来,现代人的很多行为与进化而成的某些节律背道而驰,对健康造成的不利影响正被逐步发现。

  有人会问,那什么叫“到点”? 到底几点睡觉、几点吃饭、几点吃药好?不要怀疑,生物节律研究里真有专门研究给药时间的专家,简单说,就是在什么时间给药,药物效果发挥得更好。不过,即便再负责任的医生也说不出一个精准无比的起床、入睡时间。医学界的普遍看法是:“日出而作,日落而息”的古老原则是有道理的,但一定要精确到几点几分睡觉,未免刻板,甚至要沦落到不科学的怪圈里头。另外,医生担忧的是,现代人不是不清楚晚上就要睡觉,而是因为生活方式、工作节奏的改变,一再延迟睡觉时间到后半夜。

  “夜行族”的健康风险与夜班的诸多“不是”,已有众多研究证实。医生担忧归担忧,他们自己也是受害者。作为“夜班模式经典人群”,医护人员上夜班很平常。今年5月,美国梅奥诊所开展的一项随机交叉研究发现,夜班工作与医护人员糖代谢异常相关。研究纳入12名健康护士,在六周内随机进行连续两天的模拟白班 (7:00-19:00)或连续两天的模拟夜班 (19:00-7:00)工作,并接受同位素标记的混合餐测试,以了解β细胞功能和血糖水平。

  结果发现,医护人员夜班工作期间,餐后血糖更高,餐后血糖、空腹胰岛素和C肽浓度达峰时间延迟,并且夜班期间β细胞功能受损。这一研究呼应了此次诺奖的昼夜节律研究,进一步验证了夜班可能引起β细胞时钟基因表达改变,进而导致胰岛素分泌能力变化,提高肥胖或Ⅱ型糖尿病的风险。

  从事睡眠研究的华山医院神经内科于欢教授告诉记者,很多职业需要值班或跨时区旅行,这是对人体生物钟的一种挑战。对于生物钟及其基因机制的研究,有助于人类克服昼夜节律对职业能力的限制。

  那么,生物钟已经乱了,是不是就没救了? 并不是,人体有奇妙的自我调节功能。“长途旅行会出现时差,飞机上,会通过调整饮食供应时间来帮助你调节时差———本该是平时睡觉的时间,却给你来一份正点的正餐。”徐璎告诉记者,良好的睡眠习惯或有规律地吃饭,会对人体的生物钟起到重新设定的作用。

(余鸣皋选发)

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