众所周知,暴露在日光下使我们的生物钟。但是吃饭时间有什么影响呢?一项新的研究发表在《细胞有助于回答这个问题并提供新的见解对细胞生理节奏。轮班工作者的研究也有重要的启示和旅行者想要避免时差。
人都飞跨时区或通宵达旦的强大的副作用会知道昼夜节律的变化,如“酒醉”的感觉和打乱睡眠模式。
虽然很难从其他混杂因素单独的昼夜节律变化(如轮班工作者比non-shift工人更有可能肥胖),研究表明,打乱了生物钟可以导致疾病的发展。根据国民健康保险制度,转变工人更有可能报告健康状况不佳。
根据这一点,合作是针对调查详细的昼夜节律机制。分子生物学家约翰·奥尼尔和MRC的首席研究员解释道:
“我们的主要问题是,单个细胞如何保持时间吗?因为,这是迷人的,对吧?为了让他们的生物钟是任何使用,它需要能够与外界同步。”
工作导致新鲜见解的错综复杂的控制细胞如何保持时间,这对轮班工作者有重要意义,任何想要避免时差。
这项研究发表在今天细胞和本实验室的研究人员开展了分子生物学(LMB)在剑桥大学和曼彻斯特大学的。
一个古老的昼夜节律
哺乳动物的昼夜节律,配上光是研究:在视网膜光感受器传递光信号在下丘脑suprachiasmic核,集这些信号和传递细胞。这些信号部分沟通细胞通过常规的日常波动肾上腺糖皮质激素——皮质醇在早晨升起,质数我们清醒。虽然白天昼夜的角色一直良好的守时,吃饭时间不太好理解的影响。
“这是也知道我们吃的时候全身细胞计时信息,通信和机制还不被理解。我们追求这个,因为我们认为我们有一个独特的见解如何这可能发生。”
的引导下,70年代“激进的研究”
这些发现来源于工作的重要组成部分在1970年代,西摩奔驰和罗恩Konopka。两人曾与果蝇(Drosphila腹),因为他们的生物模型和假设的睡眠和清醒的时间,他们看到果蝇可能有遗传基础。奥尼尔完全解释说,这是一个激进的想法,没有人相信,这样复杂的东西一天的组织和行为可以单个基因(或一组基因)与理解的行为。
奔驰和Konopka把扳手的作品当他们孤立的三种类型的变异果蝇长或短的生理时期,或根本没有昼夜节律,认为区别在一个特定的基因突变。
“这是真正的关键的发现有很多基因,和人们喜欢称之为生物钟基因,仅仅因为它是一种短的比喻来描述这些活动。但是有一小部分基因在所有动物的基因组,我们分享一组通用的转录机制似乎是非常重要的组织协调24小时生理和细胞功能,这样复杂的东西,甚至睡觉和起床的时间。”
胰岛素的新角色
在这项研究之前,有一个思路,系统信号的结果从我们喂养周期,使体内每一个细胞的阶段,并且这个信号独立工作的细胞在下丘脑suprachiasmic核。直到现在,这个nutrient-sensing信号是一个谜。该组织称这种喂养夹带信号必须满足几个条件:
- 信号表明喂养的信息
- 它将受体广泛分布
- 信号会引起时钟蛋白质含量的变化在不同的细胞类型
有几个候选人的一些证据表明,他们扮演了一个角色(胃饥饿素、葡萄糖、胰高血糖素),但是只有在特定的细胞类型。相反,胰岛素是一个强有力的候选人寻找指导所有细胞,奥尼尔说:
“关键的胰岛素受体,和igf - 1受体,这些受体表达的每一个细胞。额外的观察,它能够增加时钟蛋白质的活动期间,在我们测试每一个细胞类型,以及在整个鼠标是一个很强的证据,这是喂的喂信号,通信时间时钟全身。”
事实上,胰岛素是生物钟重置在体外和在活的有机体内通过增加内蛋白质的合成(控制的时期“时钟基因”)。
这项研究是在小鼠和细胞培养的不同类型(mouse-derived成纤维细胞、皮层神经元organotypic肝脏和肾脏切片,和肠道瀑样)。
细节:insulin-PER信号需要的连环式的完美
如何增加胰岛素导致每增加蛋白质吗?研究人员证实,开车mTOR信号,胰岛素会导致增加蛋白质。
但是,重要问题仍然复合物含有mTOR扮演非常重要的角色在许多不同的信号通路。
细胞如何区分不同类型的mTOR信号?怎么可能有任何选择性吗?mTOR怎么可能特别传送时间信息以及许多其他的工作?
细胞的生理夹带通过胰岛素是一个非常聪明的和协调的机制。每个水平增加了胰岛素,必须同时发生的三件事:
- 激活MTOR
- 抑制一种酶PTEN,反对通过胰岛素受体信号
- 减少micro-interfering rna水平,通常会破坏时期基因的信使rna
这个协调检测允许细胞歧视这一特定类型的mTOR-dependent信号传递大量的其他信号。
的相对时间线索从食物和光明是很重要的
期基因表达式有一个周期性的节奏,似乎有一个高振幅的日常节奏对我们的健康是很重要的。奥尼尔解释道:“我们看到在神经退行性疾病、甚至个人岁累进幅度的减少时钟基因表达的节奏,这似乎将很好地与倾向增加,增加倾向的疾病。
好像健康,所有的时钟全身每个细胞,它们必须相互同步,然后他们必须与外部世界保持同步。和同步降低,振幅节奏的单个细胞减少,我们似乎越来越容易感染疾病。”
研究者使用小鼠模型建立,和细胞培养的研究中,光和喂养的相对时间信号是非常重要的。
接触到一个关键的皮质醇水平(或皮质甾酮,在老鼠身上),作为一个外部光/暗周期的内部表示,大约需要四个小时在胰岛素信号之前,为了得到最高的振幅/基因活性。
奥尼尔解释说:“这是因为皮质醇的转录/,然后胰岛素会增加每的翻译,所以他们必须发生在秩序。”
另一方面,如果这发生在错误的订单(即喂养信号发生皮质醇之前),然后会有较低的振幅在生物钟基因的节奏。
对工人和游客的转变
这些发现表明,我们可以从理论上讲,最大化的振幅时期基因-和更快地适应新的轮班工作或一个新的时区。奥尼尔承认,轮班工作者已经意识到很长一段时间,曝光差异。
“我们要说的是,当你看到灯的相对时间和吃饭,这是将帮助你尽快重置。这就是时差还将如此。”
如果这个工作是外推到最大化我们的生物钟基因的振幅,这些将建议:
跨时区飞行:尽量不要看任何明亮的灯光,尽量不要吃12个小时之前吃早餐的时候你的目的地的早晨。即使你仍然飞行,尽量吃早餐,看到光当早晨问候你的目的地。
对轮班工作者:同样,奥尼尔在休息阶段建议避免明亮的灯光和食品:“假设我已经上夜班。前一天,我会尽量避免看到任何明亮的灯光,我会饿死自己,这时候我开始转变,那时我将确保我看到明亮的灯光,一天的第一顿饭。然后我在午夜也许吃午饭,还看到明亮的灯光。而且可能有一顿饭就在黎明之前,确保当我上床睡觉,我不看到明亮的灯光,我有停电的窗帘和我不吃零食时我应该休息。”
作者承认他们没有区分胰岛素从研究中igf - 1的影响。胰岛素和igf - 1之间存在已知的部分冗余——只有当他们封锁了这两种受体,他们废除喂食时间对昼夜节律的影响。
此外,他们还不打折,其他激素或蛋白质可能导致食物夹带。
昼夜节律的新鲜见解必定会吸引旅游者和轮班工作者给的方法去。事实上,奥尼尔已经试过自己,当他从英国飞往韩国,报道称,他并没有经历任何时差,几乎立即调整:“显然,安慰剂效应非常强烈。我却一直在期待它来工作,这工作非常!这是完全从科学的角度来看轶事和无用的。但我们会很感兴趣的找合作者做人体试验。我们真的走了我们可以用鼠标实验了。”
参考:
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