中国科学家在大脑中找到“生物钟”位置

中国科学家在大脑中找到“生物钟”位置据介绍，昼夜节律俗称生物钟，是生物为了适应地球自转产生的昼夜更替而形成的一种节律性生命活动规律，一直被认为是生物体内一种无形的“时钟”，精密调控着机体重要生理功能。北京时间昨日凌晨，国际顶级学术期刊Science在线发表了这一成果的相关研究论文。据李慧艳研究员介绍，大脑视交叉神经上核区域是昼夜节律的指挥中枢，又称“中枢时钟”，其神经元的初级纤毛，在每个神经元的细胞膜上只有一根，犹如“天线”结构。研究人员发现，这一“天线”结构每24小时伸缩一次，如同生物钟的指针，通过它可实现对机体节律的调整和时差的调节。生物钟的准确性和稳定性与健康息息相关，节律如果发生失常，可引起睡眠障碍、代谢紊乱、免疫力下降，严重时可导致肿瘤、糖尿病、精神异常等重大疾病的发生。此次“有形”生物钟的发现，对节律本质的认识和节律紊乱所致疾病的治疗具有里程碑意义。在此项研究中，通过对脑切片纤毛结构的连续观察，研究人员惊奇地发现纤毛节律性变化的特殊现象，并历经数年探索揭示了纤毛具有调节节律的功能。更重要的是，他们还找到了精准调控节律的开关。“此次纤毛调控节律的重要发现，为节律调控新药研发开辟了全新路径，使机体对各种复杂环境的快速应对、快速适应成为可能。”李慧艳研究员介绍道。随着时代的发展与科技的进步，社会竞争和工作压力与日俱增，全球大约1/3的人存在节律紊乱问题，表现为睡眠障碍等症状。由于缺乏对生物节律调节机制的认识，当前国际上尚未能研究出基于生物节律的有效治疗药物。此次有关生物钟的重要发现，也是我国脑科学研究的一次重大突破。统筹/蒋朔...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1363183.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1363183.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

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

巧用生物钟的"时差" - 防治疟疾的新方法

巧用生物钟的"时差"-防治疟疾的新方法几乎所有的生物都拥有与生俱来的时钟，这些时钟管理着从食欲和激素浓度到全天基因活动时间的各种变化。在6月6日发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究中，研究人员分析了在泰国和柬埔寨边境的医疗机构出现的病人的基因活动，这些病人的血液中有疟疾感染的迹象。研究小组发现，疟疾寄生虫以某种方式将它们的分子节律与宿主的内部24小时时钟同步，它们各自的基因在一天内完美地相互上升和下降，就像两个同步摆动的钟摆。杜克大学、佛罗里达大西洋大学和武装部队医学研究所的研究小组说，这些发现可能为新的抗疟疾药物铺平道路，使疟疾的内部时钟与宿主脱节，本质上使寄生虫"时差"。高级作者、杜克大学生物学教授SteveHaase说："我们有理由关心这个问题。"我们正在使用最后一线药物，即基于青蒿素的综合疗法，而且我们已经在东南亚看到了对这些药物的抗性。探索一些抗击疟疾的新思路是有意义的。"当一个人患有疟疾时，一个致命的循环在他们的身体内重复进行。这种疾病反复出现的发烧高峰是由微小的疟原虫引起的，它们侵入人的红血球，进行繁殖，然后齐刷刷地爆发出来，数以百万计地喷入血液中，侵入其他细胞，开始新的循环。这个循环每24、48或72小时重复一次，取决于疟原虫的种类。这让科学家们想知道：这些寄生虫会不会以某种方式与它们的宿主的24小时昼夜节律相协调？为了找到答案，研究人员收集了10名对间日疟引起的疟疾检测呈阳性的人的血液，间日疟是在亚洲和拉丁美洲发现的最主要的疟疾寄生虫品种。然后他们在两天内每三小时分析一次这些样本中的RNA，以弄清当寄生虫在受害者的红血球内成熟时，哪些基因是活跃的。利用一种叫做RNA测序的技术，研究小组追踪了病人的免疫细胞和潜伏在他们血液中的寄生虫中的1000多个基因的表达。研究人员发现有数百个基因遵循着类似时钟的节奏，在一天中的某些时间段会上升，在其他时间段则会关闭。利用这些数据，他们开发了一种方法来计算每个病人的内部时钟时间，也计算他们的寄生虫。然后他们计算了基因表达节奏的吻合程度。间日疟原虫有着每48小时重复一次的生命周期，寄生虫的时钟每转一圈，其宿主的24小时身体时钟就转两圈。研究小组发现，并不是每个病人的24小时内部时钟都按照完全相同的时间表运行。有些人的周期在一天中较早开始；有些则较晚。但是无论一个人的生物节律如何变化，他们的疟疾寄生虫中的循环基因都是一致的。研究人员已经知道，疟疾寄生虫有自己的内部计时机制。在2020年的一项研究中，Haase及其同事确定，即使在体外生长，没有像宿主的饮食或睡眠周期这样的线索来帮助它们确定时间，疟原虫仍然可以保持节拍。它们的节奏性要感谢一个内部节拍器，该节拍器自行运转，并使寄生虫的基因以固定的间隔上升和下降。但是新的研究显示了更多的东西。Haase说："这些结果表明，寄生虫的时钟和宿主的时钟在相互交谈。"科学家们仍然不知道是什么促使疟疾寄生虫与宿主的节律相协调。Haase说："寄生虫很可能是在利用其宿主的内部节律来达到自己的目的，但这种优势的性质还不清楚。"一种理论是，寄生虫安排它们从红血球中出现的时间，以避开受害者的免疫系统最活跃的时候，使自己不那么容易被攻击。"它们也可能在为它们的发育周期计时，以便它们有适当的营养。我们不知道。所以这是一个大问题。"美国已经有70多年没有出现过疟疾疫情了，但这种疾病仍然是世界上较贫穷和热带地区的一个主要死亡原因，仅在2021年就有61.9万人死亡，其中大部分是儿童。部分原因是疟疾有能力躲避攻击。治疗疟疾的药物已经存在了数百年，但现有武器库中的许多药物正在失去效力，因为世界上某些地区的寄生虫种群正在发展出绕过它们的方法。研究人员说，如果他们能够弄清楚疟疾寄生虫如何在人类中保持同步，就有可能开发出新的药物，使寄生虫的时钟与宿主的时钟脱钩，从而帮助免疫系统更好地对抗入侵者。其他宿主物种的研究结果也很有希望。在小鼠身上，节奏与宿主不同步的疟疾寄生虫传播感染的效果只有一半。作为下一步，研究人员正试图弄清楚寄生虫和人类的时钟是如何相互"沟通"的，以使它们的周期保持一致。哈斯说："它们必须有一些分子信号来回传递给对方。我们不知道它们是什么，但如果我们能破坏它们，那么我们可能有机会进行干预。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1366103.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1366103.htm

想改善你的睡眠？营养学家说吃这7种食物有帮助

想改善你的睡眠？营养学家说吃这7种食物有帮助从服用褪黑激素等睡眠补充剂到改变睡前习惯，大多数（疲惫不堪）的人尝试各种技巧来改善睡眠。然而，获得更好的睡眠有可能只是像改善你的饮食一样简单。睡眠和营养似乎是相辅相成的。食物为我们提供了促进身心健康所需的营养物质，并影响我们身体的运作方式。根据临床营养学家和AncientNutrition的联合创始人JoshAxe的说法，你吃的东西肯定会对你的睡眠产生影响。虽然有大量的因素影响你晚上的睡眠，但值得看看你每天吃什么，观察它是否为你以后的最佳休息做准备。含营养素的食物如何促进睡眠下面的食物可以帮助你睡得更好，因为它们都含有营养物质，可以促进总体上的健康，反过来也可以促进睡眠。"吃各种未加工的完整食物，这些食物富含抗氧化剂和纤维。尽量将提供不同宏量营养素（碳水化合物、脂肪和蛋白质）的食物结合起来，这可以确保你满足你的营养需求，"Axe说。他还补充说，在睡前两到三小时停止进食是一个好主意，这样你就有时间在睡觉前消化食物，不会遇到反酸的问题。在宏观营养素之外，Axe说一些微量营养素也会影响睡眠。因此，如果你怀疑自己缺乏什么，你应该要求医生进行实验室检查以了解更多。"有可能，维生素D或镁的缺乏会干扰睡眠。一些证据还显示，维生素E和C，以及B12和B6含量低的人也可能遭受更多的睡眠问题，"Axe说。"这些营养素中的每一种都以不同的方式影响睡眠周期，例如在你的昼夜节律和身体产生褪黑激素和其他平静的化学物质的能力中发挥作用。"酸奶、坚果和水果是可以帮助你更好地睡眠的食物的例子。"促进睡眠的食物包括那些含有色氨酸（一种有助于释放血清素的氨基酸）、镁、维生素D和复合碳水化合物的食物，"Axe说。"维生素C和B族维生素含量高的食物也会有帮助。"这些是Axe对促进睡眠的食物的首选：1. 全谷物，如燕麦或藜麦2.蛋白质，如家禽和鱼3.绿叶蔬菜和十字花科蔬菜4.鸡蛋5.香蕉、猕猴桃、橙子、浆果和其他水果6.牛奶和酸奶7.坚果，如杏仁和腰果平衡膳食的重要性均衡的饮食可以帮助管理血糖水平和减少炎症，这对预防疼痛和获得良好的睡眠很重要，获得足够的宏量营养素（碳水化合物、脂肪和蛋白质）也有助于你的身体创造平静的化学物质，如5-羟色胺和褪黑激素，这有助于你感到放松和困倦。同样，吃好的睡眠的关键是总体上有意识的、平衡的饮食--没有一种食物是灵丹妙药，但这些可以帮助你获得一些急需的休息。你的饮食可能不是影响睡眠的唯一因素。了解如何通过缓解焦虑而更快地入睡，以及随着年龄增长睡眠模式的变化如何更好地睡眠。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1332477.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1332477.htm

科学指出，吃这7种食物可以改善睡眠

科学指出，吃这7种食物可以改善睡眠资料图从服用褪黑激素等睡眠补充剂到改变睡前习惯，大多数疲惫不堪的人将尝试任何数量的技巧来改善睡眠。然而获得更好的睡眠可能只是像改善你的饮食一样简单。食物为我们提供了促进身心健康所需的营养物质并影响着我们身体的运作方式。根据营养专家的说法，你吃的东西肯定会对你的睡眠产生影响。虽然有大量的因素影响你晚上的睡眠，但值得看看你每天吃什么，看看它是否为你以后的最佳休息打下基础。关于改善睡眠的更多方法，不妨来看看下面提供的一些睡眠小窍门：含有营养素的食物如何促进睡眠据悉，含有营养物质的食物可以促进总体上的健康，进而促进睡眠。“吃各种未加工的、含有高抗氧化剂和纤维的完整食物。尽量将提供不同宏量营养素（碳水化合物、脂肪和蛋白质）的食物结合起来，这可以确保你满足你的营养需求，”Axe说道。他还补充称，在睡前两到三小时停止进食是一个好主意，这样你就有时间在睡觉前消化食物，不会遇到反酸的问题。在宏观营养素之外，Axe称一些微量营养素也会影响睡眠。因此，如果你怀疑自己缺乏什么，那么你应该要求医生进行实验室检查以了解更多。“有可能，维生素D或镁的缺乏会干扰睡眠。一些证据还显示，维生素E和C及B12和B6含量低的人也可能遭受更多的睡眠问题，”Axe说道，“这些营养素中的每一种都以不同的方式影响睡眠周期，如在你的昼夜节律和身体产生褪黑激素和其他平静的化学物质的能力中起作用。”吃这7种食物可改善睡眠“促进睡眠的食物包括那些含有色氨酸（一种有助于释放血清素的氨基酸）、镁、维生素D和复合碳水化合物的食物，”Axe说道，“维生素C和B族维生素含量高的食物也会有帮助。”以下是Axe对促进睡眠的食物的首选：1.全谷物，如燕麦或藜麦2.蛋白质，如家禽和鱼3.绿叶蔬菜和十字花科蔬菜4.散养的鸡蛋5.香蕉、猕猴桃、橙子、浆果和其他水果6.牛奶和酸奶7.坚果，如杏仁和腰果平衡膳食的力量“平衡的饮食可以帮助管理血糖水平和减少炎症，这对预防疼痛和获得良好的睡眠很重要，”临床营养学家和AncientNutrition的联合创始人JoshAxe说道，“获得足够的宏量营养素（碳水化合物、脂肪和蛋白质）也有助于你的身体创造平静的化学物质，如5-羟色胺和褪黑激素，这有助于你感到放松和困倦。”如果你在睡前或半夜醒来时吃某些食物则可以帮助你睡得更好--但以下七种食物无论你在什么时候吃都可以改善休息。同样，为睡眠而吃好的关键是总体上吃一个有意识的、平衡的饮食--没有一种食物是灵丹妙药，但这些食物可以帮助你获得一些急需的休息。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1331371.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1331371.htm