mTOR 信號調節中樞和外周生物鐘

2021-02-19 HACS

 ॐ↑ HACS ↑ ॐ



|文章標題:

mTOR signaling regulates central and peripheral circadian clock function.

|核心內容:

生物鐘協調生理和新陳代謝的各項平衡。mTOR (哺乳動物/機械性雷帕黴素靶標)是一種主要的細胞內傳感器,它整合了營養和能量狀態來調節蛋白質合成、代謝和細胞生長。以前的研究已經證實 mTOR 在調節視交叉上核中樞生物鐘的感光卷吸和同步化過程中起著關鍵作用。鑑於 mTOR 活動在包括 SCN 在內的各種組織和細胞中表現出強大的晝夜節律振蕩,我們在這裡繼續研究 mTOR 在協調中樞和外周晝夜振蕩器的自主生物鐘功能中的作用。

抑制mTOR會延長周期,降低振幅

結合遺傳學和藥理學的方法,我們發現 mTOR 調節內在的時鐘特性,包括周期和振幅。在肝細胞和脂肪細胞周圍生物鐘模型中,mTOR 抑制延長周期和抑制振幅,而 mTOR 活化縮短周期和增加振幅。Tsc2-/-成纖維細胞中 mTOR 的組成性激活提高了包括 CRY1、 BMAL1和 CLOCK 在內的核心鍾蛋白水平。血清刺激誘導成纖維細胞 CRY1上調,呈 mTOR 依賴但 Bmal1-和周期無關的方式。與細胞生物鐘模型的結果一致,mTOR 擾動也調節體外 SCN 和肝臟生物鐘的周期和振幅。此外,mTOR 雜合子小鼠在恆定的黑暗和恆定的光照條件下都表現出運動活動的晝夜節律時間延長。綜上所述,這些結果支持了 mTOR 在晝夜節律計時和連接代謝狀態和晝夜節律生物鐘功能方面的重要作用。

The circadian clock coordinates physiology and metabolism. mTOR (mammalian/mechanistic target of rapamycin) is a major intracellular sensor that integrates nutrient and energy status to regulate protein synthesis, metabolism, and cell growth. Previous studies have identified a key role for mTOR in regulating photic entrainment and synchrony of the central circadian clock in the suprachiasmatic nucleus (SCN). Given that mTOR activities exhibit robust circadian oscillations in a variety of tissues and cells including the SCN, here we continued to investigate the role of mTOR in orchestrating autonomous clock functions in central and peripheral circadian oscillators. Using a combination of genetic and pharmacological approaches we show that mTOR regulates intrinsic clock properties including period and amplitude. In peripheral clock models of hepatocytes and adipocytes, mTOR inhibition lengthens period and dampens amplitude, whereas mTOR activation shortens period and augments amplitude. Constitutive activation of mTOR in Tsc2-/-fibroblasts elevates levels of core clock proteins, including CRY1, BMAL1 and CLOCK. Serum stimulation induces CRY1 upregulation in fibroblasts in an mTOR-dependent but Bmal1- and Period-independent manner. Consistent with results from cellular clock models, mTOR perturbation also regulates period and amplitude in the ex vivo SCN and liver clocks. Further, mTOR heterozygous mice show lengthened circadian period of locomotor activity in both constant darkness and constant light. Together, these results support a significant role for mTOR in circadian timekeeping and in linking metabolic states to circadian clock functions.

參考文獻:https://dx.doi.org/10.1371/journal.pgen.1007369

---

長按下方二維碼可關注~

 

---

 愛.分享|點亮【在看】~

相關焦點

  • JMCB觀點文章 | 解讀外周生物時鐘和能量代謝的整合機制
    這些機體內在的生物節律由生物鐘(circadian clock)所控制,而光線和進食的周期變化是驅動生物鐘的重要因素。哺乳動物的生物鐘可分為中樞和外周兩大類,中樞生物鐘位於下丘腦的薄片視交叉上核神經元(hypothalamus suprachiasmatic nucleus, SCN)內,它接受光線刺激並產生主生物鐘信號,通過體液和神經內分泌通路傳遞到外周組織中,來協調外周生物鐘。
  • 成體幹細胞穩態和衰老晝夜節律調節機制!
    這篇綜述文章中,研究人員揭示了晝夜節律鐘調節成體幹細胞功能的機制,以及在老化過程中晝夜節律鐘的改變如何調節決定成體幹細胞穩態的內在和外在機制。文章中,研究人員從「成體幹細胞的晝夜節律和生境」、「成體幹細胞生境中的晝夜節律系統線索」、「成體幹細胞的衰老和晝夜節律鍾」、「老化的系統性晝夜節律網絡」、「晝夜節律鐘的幹擾和成體幹細胞的老化」等方面進行了論述。
  • 中樞前庭系統:結構和功能概述丨「暈」籌帷幄
    除此之外,其還提供前庭感覺傳入,從而傳出恰當的運動調控信號來調節眼、頭和身體的垂直度並控制平衡。中樞前庭系統另一個重要部分是海馬/海馬旁回,它能夠對認知前庭功能包括空間記憶,定向和導航進行加工。在中樞前庭系統的雙側上行和下行通路中至少存在四個交叉點:腦幹3個,皮質1個。這些交叉點的存在可以輔助完成前庭系統的三大類功能:(1)在腦幹/小腦水平反饋性的控制凝視和平衡的感覺運動。
  • 新型藥物靶點——外周5-羥色胺
    脊椎動物的5-HT能信號系統非常複雜。5-HT生物合成和代謝過程中,色氨酸羥化酶(TPH)是催化合成5-HT (5-HTP)的起始和限速酶(圖1)。但在當時稱為TPH(現在稱為TPH1)基因消融小鼠中發現,大腦內的5-HT含量卻在正常水平,揭示了第二種異構體TPH2的存在。
  • Trends in Neuroscience:感知、整合、解釋和調節身體的信號
    頂刊導讀目錄 1,新興科學-內感受:感知、整合、解釋和調節身體內部的信號2,內感受的神經環路3,內感受功能:從能量調節到自我體驗4,內感受的疾病、失調和共病5,內感受的幹預和調控6,內感受和身體調節的計算模型
  • 宅家期間「生物鐘」全亂!專家教你如何調整睡眠,提高免疫力
    但是,越是如此他在工作上投入的時間就越多,經常深更半夜起來寫稿,甚至通宵不睡,靠咖啡和煙熬著,第二天又因為想睡卻無法入睡而痛苦不堪。但有時又因為白天睡了一天而錯過重要的工作。最後,他感到身體抵抗力越來越虛弱,經常天氣一變化就感冒。近日,張先生無法忍受這樣的狀況,到湖南省腦科醫院睡眠障礙科求助。
  • 腸道菌群在內臟痛中樞機制中的作用
    體內約95% 的5-羥色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)是在消化道中產生的,能夠產生5-HT的細菌包括念珠菌、鏈球菌和腸球菌。腸道中產生5-HT的細胞被視為腸道和大腦之間溝通的主要樞紐,因為它們暴露於腸道中食物及微生物產生的信號中,並且受迷走神經的支配。色氨酸是5-HT的前體,亦由腸道菌群合成,能夠通過血腦屏障在中樞神經系統中生成5-HT,從而影響中樞系統神經功能。
  • 【生物】「生命活動的調節」知識點總結
    腦幹:有許多重要的生命活動中樞,如心血管中樞、呼吸中樞等。 下丘腦:有體溫調節中樞、滲透壓感受器(水平衡中樞)、血糖平衡調節中樞,是調節內分泌活動的總樞紐。 脊髓:調節軀體運動的低級中樞。 2.各級中樞的聯繫 神經中樞的分布部位和功能各不相同,但彼此之間相互聯繫,相互調控。一般來說,位於脊髓的低級中樞受腦中相應高級中樞的調控,這樣,相應器官、系統的生理活動,就能進行得更加有條不紊和精確。
  • 可能是你的生物鐘亂了
    而生物鐘紊亂會嚴重影響人們的健康和生存。 在哺乳動物中,晝夜節律系統協調所有的生理過程,身體中幾乎每個細胞都有自己的晝夜節律。 生物鐘包括下丘腦的視上交叉核(SCN)的中央生物鐘和外周器官中的多個周圍生物鐘,在光照調解下按照一定節律運轉。中央生物鐘是晝夜節律主起搏器,受一系列複雜的基因調控。
  • 專家點評|下丘腦-神經垂體內分泌系統的三維精細結構及中樞功能
    下丘腦存在著一群特殊的神經內分泌細胞,它們既保留了神經元的放電特性,又能夠釋放激素入血,作用於外周的靶器官,在調節機體生長發育、代謝生殖和內環境穩態中發揮著重要作用。研究發現除了經典的PVN與SON外,下丘腦內多個核團都存在向神經垂體投射的AVP和OXT神經元,且部分OXT陽性大細胞能發出軸突側枝(collaterals)投射至皮層、杏仁核、伏隔核、紋狀體等下丘腦外的區域,提示他們可能同時向外周和中樞內釋放OXT(圖2)。
  • 這份「生物鐘急救指南」請收好
    大部分人都認為,「生物鐘」單純是指生物體內約24小時的「近日生物鐘」,其實它包括的範圍很廣,有周期更短的「超日生物鐘」,也有周期更長的「月節律」、「年節律」等。 正是這些不同生物鐘的存在,使得生物體可以預先準備和調節相應的生理功能,來應對溫度、溼度等環境因素的變化(下文如無特別說明,生物鐘均指近日生物鐘)。
  • 從代謝異常到癌症……《自然》綜述作息「混亂」對腸道菌群和健康...
    人體的生物節律不僅受位於下丘腦的中樞生物鐘的調節,還能夠被受消化系統與食物攝入等其他因素所控制的外周生物鐘所影響。  然而,現代人生活方式的改變,擾亂了自然賦予人類的生物節律,同時帶來了各種健康問題。動物實驗表明,通過遺傳學方法擾亂中樞與外周生物鐘,能夠導致脂肪細胞肥大、脂肪肝、脂質代謝異常、高血糖與肥胖等多種代謝症狀;「日夜顛倒」的實驗動物,對葡萄糖的耐受程度及胰島素敏感性都顯著降低,它們的胰島B細胞功能也出現了明顯異常。這也得到了臨床數據的支持。例如,生物節律調節蛋白CRY2與PER2基因突變人群的血糖較之其他人群表現出了明顯的升高。
  • 外周神經系統及其功能
    外周神經系統就是由遍布全身的神經組成的,它是聯繫感覺輸入和運動輸出的神經結構。    (一)12對腦神經和31對脊神經    從解剖上看,外周神經系統包括12對腦神經和31對脊神經。    12對腦神經是由腦發出的神經,包括嗅神經、視神經、位聽神經、動眼神經、滑車神經、外展神經、副神經、舌下神經、三叉神經、面神經、舌咽神經和迷走神經。
  • 吃「時鐘藥」調回正常生物鐘 夜貓子們今後有救了
    本組稿件 重慶晚報記者周小平  吃多了生物鐘也亂  「生物鐘指揮著生物節律,包括我們的體溫、血壓、脈搏、體力、情緒;體內的信號比如腦電波、心電波、經絡電位、體電磁場的變化,都會隨著晝夜變化作周期性變化。」李旻典本科畢業於北京大學生命科學院,目前是耶魯大學醫學院細胞和分子生理學系的博士。
  • 研究發現PDGFRβ細胞介導外周感染信號向中樞神經系統快速傳遞機制
    中國科學院神經科學研究所、腦科學與智能技術卓越創新中心、神經科學國家重點實驗室於翔研究組在《神經元》期刊在線發表了題為《PDGFRβ細胞通過趨化因子CCL2介導了外周感染信號向中樞神經系統的快速傳遞該研究發現,在系統性感染早期,小鼠腦內的PDGFRβ細胞快速感應循環系統中的感染信號,並通過釋放趨化因子CCL2增強多個腦區神經元的興奮性突觸傳遞與放電頻率。PDGFRβ細胞是一種血管旁細胞,是大腦神經血管單元與血腦屏障的重要組成部分,具有維持血腦屏障、調控血管血流量等功能。神經系統、免疫系統與循環系統有著緊密的相互調節關係。
  • Immunity:腸道微生物調控外周淋巴結發育
    (淋巴細胞(T和B)在樹突狀細胞(DC)的調控下,抵禦腸道微生物的入侵,圖片摘自「清華免疫」微信公眾號)2016年2月17日 訊 /生物谷BIOON/ --在出生前的淋巴結發育過程中,淋巴囊(primitive lymph sacs)首先通過淋巴管分化活動(lymphatic
  • 研究表明:鍛鍊能調節生物鐘 下午鍛鍊效果更好
    去鍛鍊吧,因為運動可能會調節你的生物鐘功能結構。南京大學的專家通過小鼠實驗發現,鍛鍊可以改善小鼠的生物鐘節律,並通過一系列的對比實驗,來研究鍛鍊如何影響體內的生物鐘,結果表明,如果選擇在午後進行鍛鍊,對改善小鼠的生物鐘節律效果更好。
  • 重複外周磁刺激治療疼痛的研究進展_重複外周磁刺激_疼痛_麻醉科...
    磁刺激根據作用靶點的不同分為經顱磁刺激和外周磁刺激(peripheral magnetic stimulation,PMS)。當磁刺激儀作用靶點定位於外周神經時,稱為PMS,當PMS為重複、連續刺激時稱為rPMS。