【生物钟规律】2017诺贝尔医学奖破解人类生物钟基因密码
地球上的生命都适应了这颗星球的自转。很多年前我们就已经知道,包括人类在内的各种生物都拥有一个内在的生物钟来帮助它们预测和适应一天的规则节律。但是这个生物钟究竟是怎样运作的呢?
杰弗理·霍尔(Jeffrey C. Hall)、迈克尔·罗斯巴殊(Michael Rosbash)和迈克尔·杨(Michael W. Young)深入钻研了我们的生物钟,并且阐释了它内在的原理。他们的发现阐释了植物、动物以及人类如何调节自己的生物节律,使其与地球的旋转保持同步。
为表彰他们的发现,他们荣获2017年诺贝尔生理学或医学奖。
这三位诺奖得主正是使用果蝇作为生物模型,分离出了一个控制生物正常昼夜节律的基因。这三位科学家发现:果蝇体内有一种特别的基因,可以编码一种蛋白质,令其在白天降解、夜间聚集。从而影响整个细胞的"时钟"规律而这个规律不仅适用于单个细胞,也适用于包括人类在内的其他多细胞体生物。
我们人类每天面临着不同的生活节奏和事件,为了适应这些规律和变化,体内的"时钟"会帮我们调节行为、激素水平、睡眠、体温、新陈代谢等关键的人体功能。这就是我们熟悉的"生物钟",一旦外部环境和我们"生物钟"发生冲突,我们的健康状况就会受到影响。症状就是:疲劳、迷乱、失眠、嗜睡、恶心等。这些不过影响生物钟的最常见因素。
一、何为生物钟?
我们说的生物节律或生理节律,即昼夜节律(circadian rhythm),是指每天24小时光/暗周期对有机体生命活动的影响。在一天中的不同时段,人体生物钟可以精准地调节我们的生理机能,包括激素水平、睡眠需求、体温和新陈代谢等。
若外部环境与生物钟节律暂时不匹配,我们就感到不舒服。还有证据表明,当一个人的生活方式与内在生物钟节律长期不相符时,患上多种疾病的风险会增加:昼夜节律的紊乱,与内分泌代谢疾病,例如肥胖、糖尿病、高血压、高血脂、严重的脑部疾病,例如阿尔茨海默病,乃至肿瘤的发生发展都有关系。因而提升了人们"对良好的睡眠习惯的重视"——不要熬夜。
二、生物钟与褪黑素(melatonin,MT)
视交叉上核 (suprachiasmatic nucleus,SCN) 是哺乳动物(包括人)最重要的"生物钟",它调节动物与昼夜节律相关的行为活动。哺乳动物(包括人)眼睛接受的光照信号变化,通过含有视黑质(melanopsin)的特殊视网膜光受体细胞,将外界环境的光照变化信息传递到大脑生物钟中枢SCN,SCN通过颈上神经节连接松果腺,调节松果腺合成分泌褪黑素的昼夜节律性变化构成了视交叉上核 (SCN, suprachiasmatic nucleus)通过光照调节松果腺分泌褪黑素的独特机制。
今年诺奖给我们以启示:生物节律决定人的昼出夜归、生老病死,生物钟的精准是跟人体内褪黑素多少相关。随着年龄的增长,松果体萎缩直至钙化,造成褪黑素分泌节律性减弱或消失,特别是40岁以后,体内自身分泌的褪黑素量明显下降,导致我们的生物钟越来越不准确,对外部环境变化的适应能力越来越弱,中老年人出现想睡而睡不着的被动熬夜现象,睡眠越来越少,人就会生病变老,而睡眠减少是衰老的重要特征之一。
因此,对于中老年人适时适量外源性补充褪黑素,可使体内的褪黑素浓度分布水平和含量维持在年轻状态,可以调整和恢复昼夜节律,提高生物钟的精准度,不仅能加深睡眠提高睡眠质量,更重要的是改善整个身体的机能状态,提高生活质量,延缓衰老的进程。
2017年诺贝尔生理学或医学奖为外源性褪黑素合理应用给予了科学依据,是中老年人的一大福音!
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