本文中，小編整理了多篇研究成果，共同聚焦近期科學家們在生物鐘研究領域取得的新成果，分享給大家！
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【1】PNAS：研究表明生物鐘影響免疫反應效率
近日，一項刊登在國際雜誌PNAS上題為「The circadian clock of T CD8 cells modulates their early response to vaccination and the rhythmicity of related signaling pathways」的研究報告中，研究人員通過研究發現，生物鐘影響免疫反應的效力；事實上，CD8 T細胞是對抗感染和癌症的關鍵細胞，但它們的功能卻因時間的不同而大不相同。
我們知道晝夜節律是由"生物鐘基因"控制，它影響大多數器官和細胞，包括免疫系統的器官和細胞，免疫系統的功能會隨著一天的時間而變化。因此，生理節律存在於生理的各個方面，包括睡眠、營養、激素活動和體溫。這些日常節律幫助身體適應環境的周期性變化，比如季節和晝夜循環。
【2】Neuron：新研究揭示壓力與生物鐘之間的關係
doi：10.1016/j.neuron.2019.08.007
近日，一項刊登在國際雜誌Neuron上的研究報告中，來自美國明尼蘇達大學醫學院的一項新研究發現，適當的壓力可以使晝夜節律時鐘更好，更快地運行。過去幾十年的研究發現，我們的身體進化出一套稱為生物鐘的機制，該機制在內部驅動幾乎每個細胞的節律，而晝夜節律時鐘的活動受單元中各種信號的影響，文章中，研究者們致力於細胞應激信號與生物鐘之間的相互影響。
細胞通過激活以蛋白質eIF2α為中心的信號轉導級聯反應來響應各種應激信號，該信號轉導是協調細胞中蛋白質合成的關鍵因素。Cao和他的團隊發現，在人的中樞時鐘中，壓力會導致eIF2α的節律性磷酸化，從而促進ATF4蛋白的產生；ATF4蛋白激活Per2基因，最終使時鐘轉動得更快。他們得出結論，這種機制對於維持穩健的生物鐘節律是必不可少的。
【3】FASEB J and Endocrinology：科學家闡明生物鐘與肥胖及糖尿病之間的神秘關聯
doi：10.1210/en.2018-00935 doi：10.1096/fj.201901004R
在一天中的特定時間不吃飯是否會降低個體患肥胖或糖尿病的風險？外面的路燈會讓你變胖嗎？近日，一項刊登在國際雜誌The FASEB Journal上的研究報告中，來自奧塔哥大學的科學家們通過研究闡明了糖尿病、肥胖與機體晝夜節律鍾（生物鐘）之間的關聯。
文章中，研究人員在實驗室可控條件下分析了生物鐘的幹擾對小鼠的影響效應，他們發現，反覆的時差反應會導致小鼠體重增加並出現嚴重的糖尿病症狀；研究者需要思考到底是什麼幹擾了生物鐘，任何幹擾生物鐘的因素都會影響人類機體健康，比如旅行時差、社交時差、倒班工作、在錯誤的時間暴露於強光下等等。
研究者Alexander Tups教授說道，非常明亮的街燈會干擾機體褪黑激素的分泌，褪黑激素是一種調節機體晝夜節律鐘的激素，幹擾褪黑激素的生成會引發人類肥胖和糖尿病發生，而且如今越來越多的研究證據也表明，幹擾褪黑激素也會引發癌症。研究者希望本文研究結果能夠加速人類相關的研究，調查人工光的強度是否會抑制機體褪黑激素的分泌，從而影響人類機體健康。此外，研究者還進行了另一項研究闡明生物鐘如何影響機體加工含脂肪的食物。
【4】Sci Rep：震驚！脂肪細胞居然有自己的生物鐘！
一項最新發表在Scientific Reports雜誌上的研究表明，人體內的脂肪細胞具有它們自己內在的生物鐘，它們表現出了可以影響更關鍵代謝功能的晝夜節律。這項由英國薩裡大學的Jonathan Johnston博士領導的研究第一次探索了來自生活環境變化不大的人身上的脂肪細胞的晝夜節律。
晝夜節律是一種由身體內在生物鐘控制的24小時制變化。研究人員認為生物鐘紊亂是導致肥胖和健康狀況不佳的關鍵原因。在這項獨特的研究中，7名參與者在進入實驗室之前都保持著固定的睡眠模式和進食時間，他們在實驗室後繼續維持這種情況長達3天。隨後他們經歷了一個37小時的固定周期，在此期間他們處於一種無光、快速進食和睡覺-醒來的循環。
【5】Science：揭示腸道菌群參與腸道晝夜節律的設定
doi：10.1126/science.aaw3134
在一項新的研究中，來自美國德克薩斯大學西南醫學中心的研究人員發現小鼠小腸中的微生物參與腸道晝夜節律（circadian rhythm，也譯作生物鐘）的設定，相關研究結果發表在Science期刊上，在這篇論文中，他們描述對小鼠中的組蛋白去乙醯化酶3（HDAC3）的研究以及他們從中學到了什麼。
大多數人（和其他哺乳動物）都存在晝夜節律---控制進食和睡眠等過程的代謝時鐘。最常見的晝夜節律周期是控制睡眠的周期，不過科學家們已發現，存在著多種控制著不同生物系統的晝夜節律。過去的研究已表明如果其中的一種晝夜節律變得不正常，人們可能會遇到健康問題。比如，改變工作時間的輪班工人更容易增重、患高血壓和糖尿病。晝夜節律的運作方式仍是一個謎，因此，在這項新的研究中，這些研究人員猜測腸道生物群落（gut biome）是否可能參與調節腸道中的生物鐘，因而可能間接地參與了體重增加。
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【6】母乳究竟有多重要？其可以通過來自母親機體的晝夜節律信號幫助嬰兒辨別時間！
新聞閱讀：Human breast milk may help babies tell time via circadian signals from mom
人類的母乳不僅是嬰兒一頓飯，其還是一個時鐘，能為嬰兒提供關於時間的信息，母乳的成分在一天中都會發生變化，其能為嬰兒早晨攝入的乳汁提供不同的成分混合物，這不同於晚間的母乳；研究人員表示，這種壽命營養（chrononutrition）或許有助於重編程嬰兒機體的晝夜節律，晝夜節律是一種內部的計時器，其能幫助嬰兒有效區分夜晚和白天。
然而，當嬰兒攝入的乳汁並不直接來源於母親的乳房，而是在一天不同時間將乳汁擠出並在給嬰兒餵食之前儲存起來，會發生什麼呢？科學家們很少考慮這種「不合時宜」的乳汁對嬰兒發育的潛在影響，實際上其影響是非常深遠的。為此，研究人員就想通過研究闡明母乳作為計時器（timekeeper）的證據。
睡眠、飲食和能量水平都會表現出晝夜節律，這意味著其會遵循每天的循環，任何在凌晨3點不睡覺的父母都會知道，嬰兒並非生來就具有完全固定的節奏，相反，由於諸如陽光和黑暗等提示，嬰兒的晝夜感在出生頭幾個星期和幾個月都會發展。不同嬰兒之間也會表現出一定差異，有些嬰兒機體激素的晝夜節律波動與警覺性、睡眠和食慾有關，其在出生不久就會睡很長時間，這一點是可以預測的，而另一些嬰兒的晝夜節律似乎會連續數月發生顛倒，節律生物學發展的延緩會增加機體絞痛的風險並會進一步引發生長和進食的問題。
【7】PLoS Biol：晝夜節律紊亂促進腫瘤生長
doi：10.1371/journal.pbio.3000228
近日，一項刊登在國際雜誌PLOS Biology上的研究報告中，來自美國賓夕法尼亞大學的研究人員通過研究發現，打亂正常的晝夜節律會促進腫瘤生長，並抑制抗癌藥物的作用。該研究結果從機制上為「時間療法」提供了證據，「時間療法」指的是根據內源性晝夜節律定時使用癌症藥物治療癌症的方法。晝夜節律調節著許多方面的生理活動——從生物體到亞細胞水平。無論是通過飛機旅行、輪班工作，還是睡眠紊亂導致的晝夜節律的紊亂，都是幾種癌症的已知風險因素。在動物模型中，激素誘導的晝夜節律紊亂促進了腫瘤生長，但其潛在機制尚不清楚。
為了揭示潛在的機制，作者使用激素地塞米松來慢慢加快培養細胞的生物節律。他們發現，藥物處理改變了多種基因的表達，尤其是那些參與調節細胞周期的基因。晝夜節律紊亂增加了細胞增殖，這種影響可以追溯到細胞周期控制蛋白cyclin D1的表達增加，反過來，Cyclin D1激活了細胞周期蛋白d依賴激酶4/6 (CDK4/6)，這種蛋白質可以將細胞從生長得更大轉變為合成新的DNA，最終導致了細胞的形成。
【8】Science：揭示大腦星形膠質細胞在控制晝夜節律中的新作用
doi：10.1126/science.aat4104
在一項新的研究中，來自英國劍橋大學醫學研究委員會分子生物學實驗室的研究人員發現星形膠質細胞，即包圍並支持大腦神經元的「看護」細胞，在晝夜節律（即身體24小時的生物鐘）中起著比之前理解的更重要的作用。星形膠質細胞之前被認為僅是支持調節晝夜節律的神經元，但是這項新的研究指出它們實際上能夠引導這種體內生物鐘的節奏，並且首次證實它們能夠控制哺乳動物日常行為的模式，相關研究結果發表在Science期刊上。
當晝夜節律被打亂時，這可能導致時差反應和睡眠障礙，而且還可能導致從精神疾病到痴呆症、糖尿病和癌症的一系列疾病。這項新研究的發現可能為開發新的治療方法鋪平道路。晝夜節律因其在維持人體健康方面的作用而廣為人所知，而且雖然已發現身體中的許多不同類型的細胞都有自己的內部時鐘，但是這些時鐘的定時主要由視交叉上核（suprachiasmatic nucleus， SCN）控制。視交叉上核是下丘腦中的一個小的大腦區域，作為負責調節日常行為的主時鐘。
【9】Sci Signal：分子時鐘或會影響機體免疫細胞的反應
doi：10.1126/scisignal.aau1851
如今科學家們已經發現，相同類型的細胞在對刺激產生反應時或許會表現出不同的行為，最近，一項刊登在國際雜誌Science Signaling上的研究報告中，來自耶魯大學的科學家們通過研究表明，細胞表現出的這些不同反應或許是由細胞群內部的分子時鐘不同步造成的。就像人類機體擁有能夠影響睡眠和覺醒的生物鐘一樣，細胞也擁有能夠影響其行為的分子時鐘，研究人員假設，細胞反應的差異或許會受到分子時鐘的影響。
為了對這種現象進行研究，研究人員重點對一種名為巨噬細胞的免疫細胞進行研究，巨噬細胞是一種對感染產生反應的特殊細胞；在體外試驗中，研究人員發現，時鐘基因能夠調節巨噬細胞的生物鐘，而且這種生物鐘能控制細胞是否會對細菌所產生的刺激做出反應；在小鼠模型中研究者發現，依賴於時鐘的時間，細胞反應的強度和反應的細胞百分比或許會表現出顯著的不同；而取決於細胞暴露細菌的時間，巨噬細胞的不同部分就會釋放出炎症相關的化學信號。
【10】Nat Commun：微生物組的可靠「時鐘」
儘管人類微生物組在過去幾年中受到了人們的廣泛關注，但一直以來難以觀察其在各種刺激下隨時間變化的情況。最常見的分析方法是從糞便樣本中提取細菌，然後對它們的基因組進行測序，但是這種方法會丟失腸道中細菌的位置和時間等關鍵信息。如今，來自哈佛大學的研究人員創建的一種新工具提供了解決此問題的方法，他們設計改造了一部分細菌基因，可以用於檢測和記錄菌群隨著時間變化的情況，相關結果發表在Nature communications雜誌上。
該系統使用「基因電路」，作為測量細菌生長的遺傳「時鐘」。該調控因子由三個細菌基因組成，這些細菌基因編碼三種蛋白質（tetR，cl和lacI），每種蛋白質均阻斷其他一種蛋白質的表達。這些基因被連結到一個負反饋迴路中，因此當一種阻斷蛋白的濃度降低到一定水平以下時，受其影響的蛋白就會順利表達出來，從而阻止了第三種蛋白的表達，並且進行不斷重複，形成周期效應。