生物的昼夜节律是如何工作的？新的研究揭示了这一点

生物的昼夜节律是如何工作的？新的研究揭示了这一点研究的重点是果蝇的隐色体，这是包括人类在内的植物和动物昼夜节律钟的关键组成部分。在苍蝇和其他昆虫中，被蓝光激活的隐色体是设定昼夜节律的主要光传感器。隐色体光传感器的目标，被称为"Timeless"（TIM），是一种大型、复杂的蛋白质，以前无法对其进行成像，因此对其与隐色体的相互作用并不十分了解。昼夜节律是通过基本上是遗传反馈循环来工作的。研究人员发现，TIM蛋白与它的伙伴Period（PER）蛋白一起作用，抑制负责其自身生产的基因。随着基因表达和抑制事件之间的适当延迟，蛋白质水平的振荡被确立。高级作者、乔治-W-和格雷斯-L-托德教授以及文理学院化学和化学生物学系主任布莱恩-克雷恩说，这种振荡代表了"时钟的滴答声，似乎对昼夜节律相当独特"。克莱恩说，蓝光改变了隐色体黄素辅助因子的化学和结构，这使得该蛋白能够与TIM蛋白结合，抑制TIM抑制基因表达的能力，从而重置振荡。这项研究的大部分艰苦工作是为了弄清楚如何产生隐色体-TIM的复合物，以便对其进行研究，因为TIM是一个如此大的、不方便的蛋白质。为了实现他们的成果，第一作者ChangfanLin,M.S.'17,Ph.D.'21,修改了隐色体蛋白以提高隐色体-TIM复合物的稳定性，并使用创新技术来纯化样品，使其适合高分辨率成像。加州理工学院弗里德里希共济失调研究联盟博士后Lin说："这些新方法使我们能够获得蛋白质结构的详细图像并获得对其功能的宝贵见解。这项研究不仅加深了我们对昼夜节律调节的理解，还为开发针对相关过程的疗法提供了新的可能性。"合著者石峰是生物物理学领域的博士生，他做了很多低温电子显微镜的工作。CristinaC.DeOliveira是生物化学和分子及细胞生物学领域的博士生，也是共同作者之一。该研究的一个意外结果揭示了细胞中DNA损伤是如何修复的。隐色体与参与修复DNA损伤的一个酶家族密切相关，称为光解酶。这项研究"解释了为什么这些蛋白质家族彼此密切相关，尽管它们正在做相当不同的事情--它们在不同的背景下利用相同的分子识别"。这项研究还为苍蝇的遗传变异提供了解释，这种变异使它们能够适应更高的纬度，那里冬天的白天更短，而且更凉爽。这些苍蝇有更多的某种涉及TIM蛋白变化的遗传变异，而且不清楚为什么这种变异可以帮助它们。研究人员发现，由于隐色体与TIM的结合方式，该变体降低了TIM与隐色体的亲和力。然后，蛋白质之间的相互作用被调控，光重置振荡的能力被改变，从而改变了昼夜节律钟，延长了苍蝇的休眠期，这有助于它在冬季生存。克莱恩说："我们在这里看到的果蝇中的一些相互作用可以映射到人类蛋白质上。这项研究可能有助于我们理解调节人类睡眠行为的组件之间的关键互动，例如基本计时机制中的关键延迟是如何建立在系统中的。"Lin说，另一个令人兴奋的发现是在TIM中发现了一个重要的结构区域，称为"槽"，这有助于解释TIM如何进入细胞核。以前的研究已经确定了参与这一过程的一些因素，但确切的机制仍然不清楚。研究提供了对这一现象的更清晰的理解。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1358533.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1358533.htm

研究显示昼夜节律影响细胞生长、新陈代谢和癌症进展

研究显示昼夜节律影响细胞生长、新陈代谢和癌症进展在一项新的研究中，科学家们定义了昼夜节律时钟如何影响细胞生长、新陈代谢和肿瘤进展。他们的研究还揭示了昼夜节律时钟的破坏如何影响基因组的稳定性和突变，从而进一步推动肠道中关键的肿瘤促进途径。该研究由加利福尼亚大学尔湾分校的科学家们领导。它的标题是：“昼夜节律时钟的破坏驱动Apc异质性丧失加速结肠直肠癌”，于2022年8月10日发表在《科学进展》上。在这项研究中，研究人员发现，昼夜节律时钟的遗传破坏和环境破坏都有助于腺瘤性结肠息肉病（APC）肿瘤抑制因子的突变，这种肿瘤抑制因子在绝大多数人类结肠直肠癌中发现。据报道，在大约80%的人类结肠直肠癌病例中存在APC点突变、缺失和异质性缺失（LOH）事件，正是这些突变推动了肠道腺瘤发展的启动。研究作者SelmaMasri博士说：“作为一个社会，我们暴露在几个影响我们生物钟的环境因素中，包括夜班工作、长时间的光照、睡眠/觉醒周期的变化和进食行为的改变。”Masri是UCI医学院的生物化学助理教授。“令人震惊的是，我们已经看到包括结肠直肠癌在内的几种年轻发病的癌症出现了惊人的增长。这种20多岁和30多岁的成年人癌症发病率增加的根本原因仍未确定。然而，根据我们的发现，我们现在认为，昼夜节律时钟的紊乱起到了重要作用。”根据美国国立卫生研究院（NIH）的数据，年轻人中早发性结肠直肠癌的发病率已经出现了惊人的增长。今天，近10%的结肠直肠癌病例现在被诊断为50岁以下的人，而且这一趋势在稳步上升。怀疑的风险因素包括环境方面，如生活方式和饮食因素，这些因素已知会影响昼夜节律时钟。APC突变也与关键致癌途径的第二次点击有关，包括Kras、Braf、p53和Smad4。这些突变推动了向腺癌的发展，共同促成了疾病的进展。研究结果现在牵涉到昼夜节律时钟的中断驱动了更多的基因组突变，这些突变对加速结直肠癌的发生至关重要。昼夜节律时钟是一个内部生物节律器，支配着许多生理过程。Masri实验室的研究主要集中在昼夜节律时钟的破坏如何参与某些癌症类型的发展和进展。Masri实验室的研究人员正在积极开展进一步研究，旨在确定昼夜节律时钟如何影响其他癌症类型。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1308455.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1308455.htm

研究熊的昼夜节律超能力可能有助于帮助人类应对日夜颠倒的工作

研究熊的昼夜节律超能力可能有助于帮助人类应对日夜颠倒的工作华盛顿州立大学（WSU）的科学家认为，这些"极端轮班工人"令人印象深刻的生理机能可能为人类如何更好地应对昼夜节律紊乱提供了线索。昼夜节律失调与心脏病、免疫功能低下、糖尿病和肥胖等代谢性疾病、中风、癌症和早逝有关，在轮班工人中更为普遍。研究人员发现，冬眠的黑熊即使几个月没有进食，其能量产生也每天都在波动。在冬眠期间，它们的能量峰值被抑制了，高点出现在一天中比动物活动时更晚的时间，但它们仍然清楚地表明昼夜节律得到了维持，而不是暂停。"这强调了昼夜节律本身的重要性--昼夜节律使生物体在像冬眠的熊这样极端的状态下仍能灵活地运作，"资深作者、西悉尼大学综合生理学和神经科学系教授海科-扬森（HeikoJansen）说。该研究小组认为，了解黑熊如何在数月不进食、几乎不活动的情况下大量增重，而不会对健康造成不良影响，可以为人类疗法打开一扇大门。黑熊的体重可能会减少多达100磅（45千克），但它们的肌肉几乎没有流失，骨骼没有退化，也没有引发新陈代谢疾病。在这项研究中，研究人员从细胞层面研究了动物体内时钟的表达。研究人员采集了六头黑熊在活动期和冬眠期的细胞样本进行培养。冬眠期动物的体温通常较低，约为34°C（93.2°F），研究人员将从冬眠期动物身上提取的细胞与活动期提取的细胞进行了比较，活动期动物的体温约为37°C（98.6°F）。他们的发现证实了昼夜节律活动，冬眠动物细胞中有数千个基因有节律地表达。这表明，三磷酸腺苷（ATP），即人体细胞的能量，是以24小时为周期产生的，尽管峰值和谷值都较低。如前所述，能量输出峰值出现的时间也比动物活动时晚，这表明熊在冬眠期间改变了昼夜节律，以降低维持"电池"运转的成本。正因为如此，它们可以在数月不进食的情况下继续燃烧足够的燃料为身体提供能量，而且不会出现有害健康的问题。"这就像设置恒温器一样，"扬森说。"如果你想节省一些能量，你就把恒温器调低，这基本上就是熊正在做的事情。"在西悉尼大学黑熊中心观察冬眠动物时，研究人员还注意到，即使光照条件保持不变，动物在一天中的某些时段也会更加活跃。这些活动的增加与冬眠动物的细胞产生ATP的高峰期相对应。他补充说："它们利用了抑制昼夜节律的能力，但并没有阻止时钟运行。这是一种非常新颖的微调动物新陈代谢过程和能量消耗的方法。"研究人员认为，利用这种能力可能有助于人类应对需要在"生物"夜间工作、白天睡觉的时间表。据估计，14%的劳动力都要在夜间工作，人们越来越关注保持这样的工作时间对人类健康的危害，尤其是慢性疾病、意外事故、生活质量低下和医疗成本等方面。如果科学家们能够研究出如何让我们自己的内部时钟比普通熊更聪明，那么消除有害健康影响的潜力将是巨大的。在最近长达十年的另一项研究中，科学家们发现熊在冬眠期间也会产生一种独特的抗凝血蛋白，以保护它们免受长期不动带来的风险。这项研究发表在《比较生理学杂志B》（JournalofComparativePhysiologyB）上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1398343.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1398343.htm

新研究：每日饮用红茶可显著降低2型糖尿病的风险以及病情发展

新研究：每日饮用红茶可显著降低2型糖尿病的风险以及病情发展在今年于汉堡举行的欧洲糖尿病研究协会（EASD）年会上（10月2日至6日），一项最新研究表明，每天饮用红茶可以通过改善血糖调节来降低成人罹患2型糖尿病的风险和病情发展。来自澳大利亚阿德莱德大学和中国东南大学的研究人员在研究中发现，与从不饮茶的人相比，每天饮用红茶的人罹患糖尿病前期的风险降低了53%，罹患2型糖尿病的风险降低了47%，即使考虑了已知的导致糖尿病风险的既定风险因素，包括年龄、性别、种族、体重指数（BMI）、平均动脉血压、空腹血浆葡萄糖、胆固醇、酒精摄入量、吸烟状况、糖尿病家族史和经常锻炼等因素。该研究的共同第一作者、阿德莱德大学副教授、医院研究基金会中级研究员吴同智指出："近年来，多项研究都报道了茶叶对健康的巨大益处，包括降低心血管疾病和2型糖尿病的风险，但这些益处的机制尚不清楚。我们的研究结果表明，习惯性饮茶可增加尿液中葡萄糖的排泄，改善胰岛素抵抗，从而更好地控制血糖。这些益处在每天喝红茶的人中最为明显"。这些对新陈代谢控制的有益影响可能在于红茶独特的生产方式，其中包括微生物发酵，这一过程可能产生独特的生物活性化合物（包括生物碱、游离氨基酸、多酚、多糖及其衍生物），从而表现出强大的抗氧化和抗炎作用，改善胰岛素敏感性和胰腺中β细胞的性能，并改变肠道中细菌的组成。最新的横断面研究纳入了中国8个省的1923名社区成人（562名男性，1361名女性，年龄在20-80岁之间）。其中，436人患有糖尿病，352人患有糖尿病前期，1135人血糖水平正常。参与者中既有没有饮茶习惯的人，也有只饮一种茶的人。他们被问及饮茶的频率（即从不、偶尔、经常和每天）和种类（即绿茶、红茶、红茶或其他茶）。研究人员研究了饮茶频率和类型与尿液中葡萄糖排泄量（通过晨间定点尿液葡萄糖与肌酐比值[UGCR]进行评估）、胰岛素抵抗（通过根据空腹血浆葡萄糖和空腹甘油三酯水平得出的甘油三酯和葡萄糖指数[TyG]进行测量）和血糖状况（定义为有2型糖尿病史、目前使用抗糖尿病药物或75g口服葡萄糖耐量试验异常）之间的关系。糖尿病患者的肾脏对葡萄糖的重吸收能力通常较强，因此他们的肾脏能回收更多的葡萄糖，防止葡萄糖随尿液排出体外，从而导致血糖升高。在考虑了年龄、性别、临床和生活方式等因素的差异后，分析发现，与从不饮茶的人相比，每天饮茶可增加尿糖排泄量（UGCR增加0.11毫摩尔/毫摩尔），减少胰岛素抵抗（TyG减少-0.23），并降低15%的糖尿病前期风险和28%的2型糖尿病风险。饮用红茶对健康的这些有利影响最为显著，饮用红茶可使UGCR增加0.16毫摩尔/毫摩尔，TyG减少0.31。吴副教授说"这些发现表明，红茶中生物活性化合物的作用可能直接或间接调节肾脏中葡萄糖的排泄，这种作用在一定程度上模仿了钠-葡萄糖协同转运体-2（SGLT2）抑制剂的作用，SGLT2是一种新型抗糖尿病药物，不仅能有效预防和治疗2型糖尿病，而且对心脏和肾脏有很大的保护作用"。共同第一作者、东南大学的孙子林教授补充说："我们的研究结果表明，每天喝红茶有可能通过更好地控制血糖来降低2型糖尿病的风险和病情发展。当你观察与习惯性饮用红茶相关的所有不同生物标志物时，这可能是人们可以轻松采取的改善饮食和健康的一个简单步骤"。尽管研究结果很有希望，但作者提醒说，与任何观察性研究一样，这些研究结果不能证明每天喝茶能通过增加尿糖排泄和减少胰岛素抵抗来改善血糖控制，但表明它们很可能有促进作用。目前，他们正在进行一项双盲随机试验，调查红茶对2型糖尿病患者血糖控制的益处，以验证他们的研究结果。此外，他们还不能排除其他生活方式和生理因素的残留混杂可能会影响结果。相关文章:研究发现饮用红茶同样与降低死亡风险有关饮用红茶菌与降低2型糖尿病患者的血糖水平有关...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1387917.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1387917.htm

新研究发现间歇性断食可防治老年痴呆症

新研究发现间歇性断食可防治老年痴呆症阿尔茨海默病的特征之一是人体的昼夜节律被打乱，而昼夜节律是调节人体许多生理过程的内部生物钟。近80%的阿尔茨海默氏症患者都会遇到这些问题，包括入睡困难和夜间认知功能恶化。然而，目前还没有针对阿尔茨海默氏症这方面的治疗方法。加州大学圣地亚哥分校医学院的研究人员在小鼠身上进行的一项新研究表明，通过限时进食可以纠正阿尔茨海默病的昼夜节律紊乱。这张共聚焦显微镜图像显示了小鼠大脑中的淀粉样蛋白斑块（蓝色和红色）。淀粉样蛋白斑块的堆积是阿尔茨海默病最有据可查的生化标志。图片来源：加州大学圣地亚哥分校健康科学部最近发表在《细胞代谢》（CellMetabolism）杂志上的这项研究发现，按限时计划喂养的小鼠记忆力有所改善，大脑中淀粉样蛋白的积累也有所减少。作者说，这些发现很可能会导致人体临床试验。研究的资深作者、加州大学圣地亚哥分校医学院神经科学系教授保拉-德斯普拉茨（PaulaDesplats）博士说："多年来，我们一直认为阿尔茨海默氏症患者的昼夜节律紊乱是神经变性的结果，但现在我们发现情况可能恰恰相反--昼夜节律紊乱可能是阿尔茨海默氏症病理的主要驱动因素之一。这使得昼夜节律紊乱成为阿尔茨海默氏症新疗法的一个有希望的靶点，我们的研究结果为纠正这些紊乱提供了一种简便易行的方法的概念验证。"阿尔茨海默病影响着600多万美国人，被许多人认为是美国即将面临的最大健康挑战。阿尔茨海默病患者的昼夜节律会受到各种干扰，包括睡眠/觉醒周期的变化、认知障碍的增加和晚上的困惑，以及难以入睡和保持睡眠。DanielWhittaker博士是加州大学圣地亚哥分校医学院Desplats实验室的博士后研究员，他领导了这项研究的小鼠实验和数据分析。资料来源：加州大学圣地亚哥分校健康科学部"阿尔茨海默氏症的昼夜节律紊乱是导致患者被安置在养老院的主要原因，"Desplats说。"我们所能做的任何帮助患者恢复昼夜节律的事情，都将对我们在临床上如何管理阿尔茨海默氏症以及护理人员如何帮助患者在家中管理疾病产生巨大的影响。"促进昼夜节律是改善健康状况的一种新兴方法，其中一种方法是控制每天的进食和禁食周期。研究人员在阿尔茨海默病小鼠模型中测试了这一策略，他们按照一个有时间限制的时间表喂养小鼠，每天只允许小鼠在六个小时的时间窗口内进食。对于人类来说，这相当于每天禁食约14个小时。与所有时间都有食物供应的对照组小鼠相比，按限时时间表喂养的小鼠记忆力更强，夜间不那么多动，睡眠时间更有规律，睡眠中出现的干扰也更少。试验小鼠在认知评估中的表现也优于对照组小鼠，这表明限时喂食计划有助于减轻阿尔茨海默氏症的行为症状。研究人员还观察到小鼠在分子水平上的改善。研究人员发现，在按限时计划喂养的小鼠中，与阿尔茨海默氏症和神经炎症相关的多个基因的表达方式有所不同。他们还发现，喂食计划有助于减少大脑中积累的淀粉样蛋白的数量。淀粉样蛋白沉积是阿尔茨海默病最著名的特征之一。由于限时喂食计划能够大幅改变小鼠的阿尔茨海默病病程，研究人员乐观地认为，这些发现可以很容易地转化到临床上，尤其是因为这种新的治疗方法依赖于改变生活方式而不是药物。"限时喂养是一种人们可以轻松、立即融入生活的策略，"Desplats说。"如果我们能在人类身上重现我们的结果，这种方法就能成为一种简单的方法，极大地改善阿尔茨海默氏症患者和照顾他们的人的生活。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1391259.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1391259.htm

研究发现白天接受足够光线照射可能是一夜好眠的关键

研究发现白天接受足够光线照射可能是一夜好眠的关键数据显示，在冬季，学生在白天接受的光照较少。其他研究表明，白天光照不足会导致晚上睡眠出问题。高级作者、华盛顿大学生物学教授霍拉西奥-德拉-伊格莱西亚说："我们的身体有一个自然的昼夜钟，告诉我们晚上什么时候睡觉。如果你在白天太阳出来的时候没有得到足够的光照，那就会'延迟'你的时钟，把晚上的睡眠开始时间推后。"西雅图华盛顿大学校园内12月的一个阴天。资料来源：华盛顿大学这项研究使用手腕监测器来测量2015年至2018年507名华盛顿大学本科生的睡眠模式和光线照射。数据显示，无论哪个季节，学生每晚的睡眠量大致相同。但是，在冬季的上学日，学生平均晚睡35分钟，比夏季上学日晚醒27分钟。这一发现令研究小组感到惊讶，因为西雅图这样的高纬度城市在夏至日有将近16个小时的日照，有充足的晚间光线用于社交生活，而在冬至日只有8个小时的日照。预计在夏季，由于该季节的所有光线，学生会起得更晚。根据学生的睡眠数据，研究人员假设冬季有什么东西在"推后"学生的昼夜节律周期。对于大多数人来说，包括大学生在内，先天的昼夜节律周期支配着人们何时清醒，何时入睡，时间约为24小时20分钟，并且每天由我们的环境输入来"校准"。对于被研究中的华盛顿大学学生来说，睡眠数据表明，他们的昼夜节律周期在冬季比夏季晚运行40分钟。研究小组把重点放在光线上，作为对这种冬季延迟的潜在解释。但是光在一天中的不同时间对昼夜节律有不同的影响。研究人员德拉-伊格莱西亚说："白天的光线--尤其是早晨的光线会提前人们的生物钟，所以在晚上会更早地感到疲倦，但是在一天的晚些时候或早晚的光线照射会延迟时钟，推后会感到疲倦的时间。最终入睡的时间是一天中不同时间段光照的这些相反影响之间的推拉结果。"数据显示，在华盛顿大学的研究中，白天的光照比晚上的光照具有更大的影响。白天的每一个小时的光照使学生的昼夜节律相位"上升"30分钟。德拉-伊格莱西亚说，即使是西雅图冬季多云或阴天的室外光照也有这种效果，因为这种光照仍然明显比室内人工照明更亮。每一小时的晚间光线--来自室内光源如灯和电脑屏幕的光线会将昼夜节律相位平均推迟15分钟。"这是一种推拉效应，"德拉-伊格莱西亚说。"我们在这里发现的是，由于学生在冬季没有得到足够的白天光照，他们的昼夜节律时钟比夏季有所延迟。我们中的许多人生活在城市和城镇，有大量的人造光和生活方式，使我们在白天呆在室内。这项研究表明，我们需要走出去--即使是一小会儿，尤其是在早上--以获得自然光的照射。在晚上，尽量减少屏幕时间和人工照明以帮助我们入睡"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1337043.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1337043.htm