JMCB觀點文章 | 解讀外周生物時鐘和能量代謝的整合機制

2021-02-13 JMCB科學前沿

哺乳動物的生理活動具有晝夜節律性，諸如睡眠、血壓、血液激素水平以及能量代謝進程都顯示出以24小時為周期的波動性。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。通常情況下，這兩大類生物鐘運作同步，但是進食行為的改變能夠重新設定外周生物鐘，使之和中樞生物鐘解偶聯，這說明營養信號在調節外周生物鐘中扮演了重要角色。

近年來的研究證實，在靈長類動物基因組中，有81.7%的蛋白編碼基因呈現出晝夜節律性表達，其中很多基因編碼在代謝過程中起關鍵作用的調控因子。在一些重要的代謝組織中，多種核受體呈現節律性表達。因此，能量代謝和生物鐘是緊密偶聯的，它們只有協同運作才能保證機體的健康。生物鐘的正常功能如果被破壞，會導致一系列的代謝紊亂症狀。大量的臨床流行病學調查顯示，擾亂生物鐘會引發包括代謝性疾病在內的多種疾病。目前，科研工作者對生物鐘和能量代謝各自的研究已經取得了令人矚目的成就，許多重要調控因子被發現並且其功能也得到了深入的闡明。但是，對於在生理穩態中這兩個重要方面如何相互對話、相互偶聯協調的分子機制卻知之甚少。

近期，中國藥科大學生命科學與技術學院劉暢課題組在Journal of Molecular Cell Biology (JMCB)發表了題為「Integration of peripheral circadian clock and energy metabolism in metabolic tissues」的觀點文章，系統討論了外周生物時鐘與能量代謝整合的分子機制，創新性地歸納了三種整合模式。

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