【1】PNAS：研究表明生物鐘影響免疫反應(yīng)效率
doi：10.1073/pnas.1905080116
近日，一項(xiàng)刊登在國際雜志PNAS上題為“Thecircadian clock of T CD8 cells modulates their early response to vaccinationand the rhythmicity of related signaling pathways”的研究報(bào)告中，研究人員通過研究發(fā)現(xiàn)，生物鐘影響免疫反應(yīng)的效力；事實(shí)上，CD8 T細(xì)胞是對(duì)抗感染和癌癥的關(guān)鍵細(xì)胞，但它們的功能卻因時(shí)間的不同而大不相同。
我們知道晝夜節(jié)律是由"生物鐘基因"控制，它影響大多數(shù)器官和細(xì)胞，包括免疫系統(tǒng)的器官和細(xì)胞，免疫系統(tǒng)的功能會(huì)隨著一天的時(shí)間而變化。因此，生理節(jié)律存在于生理的各個(gè)方面，包括睡眠、營養(yǎng)、激素活動(dòng)和體溫。這些日常節(jié)律幫助身體適應(yīng)環(huán)境的周期性變化，比如季節(jié)和晝夜循環(huán)。
【2】Neuron：新研究揭示壓力與生物鐘之間的關(guān)系
doi：10.1016/j.neuron.2019.08.007
近日，一項(xiàng)刊登在國際雜志Neuron上的研究報(bào)告中，來自美國明尼蘇達(dá)大學(xué)醫(yī)學(xué)院的一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)?shù)膲毫梢允箷円构?jié)律時(shí)鐘更好，更快地運(yùn)行。過去幾十年的研究發(fā)現(xiàn)，我們的身體進(jìn)化出一套稱為生物鐘的機(jī)制，該機(jī)制在內(nèi)部驅(qū)動(dòng)幾乎每個(gè)細(xì)胞的節(jié)律，而晝夜節(jié)律時(shí)鐘的活動(dòng)受單元中各種信號(hào)的影響，文章中，研究者們致力于細(xì)胞應(yīng)激信號(hào)與生物鐘之間的相互影響。
細(xì)胞通過激活以蛋白質(zhì)eIF2α為中心的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)級(jí)聯(lián)反應(yīng)來響應(yīng)各種應(yīng)激信號(hào)，該信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)是協(xié)調(diào)細(xì)胞中蛋白質(zhì)合成的關(guān)鍵因素。Cao和他的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在人的中樞時(shí)鐘中，壓力會(huì)導(dǎo)致eIF2α的節(jié)律性磷酸化，從而促進(jìn)ATF4蛋白的產(chǎn)生；ATF4蛋白激活Per2基因，最終使時(shí)鐘轉(zhuǎn)動(dòng)得更快。他們得出結(jié)論，這種機(jī)制對(duì)于維持穩(wěn)健的生物鐘節(jié)律是必不可少的。
【3】FASEB J and Endocrinology：科學(xué)家闡明生物鐘與肥胖及糖尿病之間的神秘關(guān)聯(lián)
doi：10.1210/en.2018-00935 doi：10.1096/fj.201901004R
在一天中的特定時(shí)間不吃飯是否會(huì)降低個(gè)體患肥胖或糖尿病的風(fēng)險(xiǎn)？外面的路燈會(huì)讓你變胖嗎？近日，一項(xiàng)刊登在國際雜志The FASEB Journal上的研究報(bào)告中，來自奧塔哥大學(xué)的科學(xué)家們通過研究闡明了糖尿病、肥胖與機(jī)體晝夜節(jié)律鐘（生物鐘）之間的關(guān)聯(lián)。
文章中，研究人員在實(shí)驗(yàn)室可控條件下分析了生物鐘的干擾對(duì)小鼠的影響效應(yīng)，他們發(fā)現(xiàn)，反復(fù)的時(shí)差反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致小鼠體重增加并出現(xiàn)嚴(yán)重的糖尿病癥狀；研究者需要思考到底是什么干擾了生物鐘，任何干擾生物鐘的因素都會(huì)影響人類機(jī)體健康，比如旅行時(shí)差、社交時(shí)差、倒班工作、在錯(cuò)誤的時(shí)間暴露于強(qiáng)光下等等。
研究者Alexander Tups教授說道，非常明亮的街燈會(huì)干擾機(jī)體褪黑激素的分泌，褪黑激素是一種調(diào)節(jié)機(jī)體晝夜節(jié)律鐘的激素，干擾褪黑激素的生成會(huì)引發(fā)人類肥胖和糖尿病發(fā)生，而且如今越來越多的研究證據(jù)也表明，干擾褪黑激素也會(huì)引發(fā)癌癥。研究者希望本文研究結(jié)果能夠加速人類相關(guān)的研究，調(diào)查人工光的強(qiáng)度是否會(huì)抑制機(jī)體褪黑激素的分泌，從而影響人類機(jī)體健康。此外，研究者還進(jìn)行了另一項(xiàng)研究闡明生物鐘如何影響機(jī)體加工含脂肪的食物。
【4】Sci Rep：震驚！脂肪細(xì)胞居然有自己的生物鐘！
doi：10.1038/s41598-019-39668-3
一項(xiàng)最新發(fā)表在Scientific Reports雜志上的研究表明，人體內(nèi)的脂肪細(xì)胞具有它們自己內(nèi)在的生物鐘，它們表現(xiàn)出了可以影響更關(guān)鍵代謝功能的晝夜節(jié)律。這項(xiàng)由英國薩里大學(xué)的Jonathan Johnston博士領(lǐng)導(dǎo)的研究第一次探索了來自生活環(huán)境變化不大的人身上的脂肪細(xì)胞的晝夜節(jié)律。
晝夜節(jié)律是一種由身體內(nèi)在生物鐘控制的24小時(shí)制變化。研究人員認(rèn)為生物鐘紊亂是導(dǎo)致肥胖和健康狀況不佳的關(guān)鍵原因。在這項(xiàng)獨(dú)特的研究中，7名參與者在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前都保持著固定的睡眠模式和進(jìn)食時(shí)間，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室后繼續(xù)維持這種情況長達(dá)3天。隨后他們經(jīng)歷了一個(gè)37小時(shí)的固定周期，在此期間他們處于一種無光、快速進(jìn)食和睡覺-醒來的循環(huán)。
【5】Science：揭示腸道菌群參與腸道晝夜節(jié)律的設(shè)定
doi：10.1126/science.aaw3134
在一項(xiàng)新的研究中，來自美國德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心的研究人員發(fā)現(xiàn)小鼠小腸中的微生物參與腸道晝夜節(jié)律（circadian rhythm，也譯作生物鐘）的設(shè)定，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Science期刊上，在這篇論文中，他們描述對(duì)小鼠中的組蛋白去乙?；?/span>3（HDAC3）的研究以及他們從中學(xué)到了什么。
大多數(shù)人（和其他哺乳動(dòng)物）都存在晝夜節(jié)律---控制進(jìn)食和睡眠等過程的代謝時(shí)鐘。最常見的晝夜節(jié)律周期是控制睡眠的周期，不過科學(xué)家們已發(fā)現(xiàn)，存在著多種控制著不同生物系統(tǒng)的晝夜節(jié)律。過去的研究已表明如果其中的一種晝夜節(jié)律變得不正常，人們可能會(huì)遇到健康問題。比如，改變工作時(shí)間的輪班工人更容易增重、患高血壓和糖尿病。晝夜節(jié)律的運(yùn)作方式仍是一個(gè)謎，因此，在這項(xiàng)新的研究中，這些研究人員猜測(cè)腸道生物群落（gut biome）是否可能參與調(diào)節(jié)腸道中的生物鐘，因而可能間接地參與了體重增加。
【6】母乳究竟有多重要？其可以通過來自母親機(jī)體的晝夜節(jié)律信號(hào)幫助嬰兒辨別時(shí)間！
新聞閱讀：Human breast milk may help babies telltime via circadian signals from mom
人類的母乳不僅是嬰兒一頓飯，其還是一個(gè)時(shí)鐘，能為嬰兒提供關(guān)于時(shí)間的信息，母乳的成分在一天中都會(huì)發(fā)生變化，其能為嬰兒早晨攝入的乳汁提供不同的成分混合物，這不同于晚間的母乳；研究人員表示，這種壽命營養(yǎng)（chrononutrition）或許有助于重編程嬰兒機(jī)體的晝夜節(jié)律，晝夜節(jié)律是一種內(nèi)部的計(jì)時(shí)器，其能幫助嬰兒有效區(qū)分夜晚和白天。
然而，當(dāng)嬰兒攝入的乳汁并不直接來源于母親的乳房，而是在一天不同時(shí)間將乳汁擠出并在給嬰兒喂食之前儲(chǔ)存起來，會(huì)發(fā)生什么呢？科學(xué)家們很少考慮這種“不合時(shí)宜”的乳汁對(duì)嬰兒發(fā)育的潛在影響，實(shí)際上其影響是非常深遠(yuǎn)的。為此，研究人員就想通過研究闡明母乳作為計(jì)時(shí)器（timekeeper）的證據(jù)。
睡眠、飲食和能量水平都會(huì)表現(xiàn)出晝夜節(jié)律，這意味著其會(huì)遵循每天的循環(huán)，任何在凌晨3點(diǎn)不睡覺的父母都會(huì)知道，嬰兒并非生來就具有完全固定的節(jié)奏，相反，由于諸如陽光和黑暗等提示，嬰兒的晝夜感在出生頭幾個(gè)星期和幾個(gè)月都會(huì)發(fā)展。不同嬰兒之間也會(huì)表現(xiàn)出一定差異，有些嬰兒機(jī)體激素的晝夜節(jié)律波動(dòng)與警覺性、睡眠和食欲有關(guān)，其在出生不久就會(huì)睡很長時(shí)間，這一點(diǎn)是可以預(yù)測(cè)的，而另一些嬰兒的晝夜節(jié)律似乎會(huì)連續(xù)數(shù)月發(fā)生顛倒，節(jié)律生物學(xué)發(fā)展的延緩會(huì)增加機(jī)體絞痛的風(fēng)險(xiǎn)并會(huì)進(jìn)一步引發(fā)生長和進(jìn)食的問題。
【7】PLoS Biol：晝夜節(jié)律紊亂促進(jìn)腫瘤生長
doi：10.1371/journal.pbio.3000228
近日，一項(xiàng)刊登在國際雜志PLOS Biology上的研究報(bào)告中，來自美國賓夕法尼亞大學(xué)的研究人員通過研究發(fā)現(xiàn)，打亂正常的晝夜節(jié)律會(huì)促進(jìn)腫瘤生長，并抑制抗癌藥物的作用。該研究結(jié)果從機(jī)制上為“時(shí)間療法”提供了證據(jù)，“時(shí)間療法”指的是根據(jù)內(nèi)源性晝夜節(jié)律定時(shí)使用癌癥藥物治療癌癥的方法。晝夜節(jié)律調(diào)節(jié)著許多方面的生理活動(dòng)——從生物體到亞細(xì)胞水平。無論是通過飛機(jī)旅行、輪班工作，還是睡眠紊亂導(dǎo)致的晝夜節(jié)律的紊亂，都是幾種癌癥的已知風(fēng)險(xiǎn)因素。在動(dòng)物模型中，激素誘導(dǎo)的晝夜節(jié)律紊亂促進(jìn)了腫瘤生長，但其潛在機(jī)制尚不清楚。
為了揭示潛在的機(jī)制，作者使用激素地塞米松來慢慢加快培養(yǎng)細(xì)胞的生物節(jié)律。他們發(fā)現(xiàn)，藥物處理改變了多種基因的表達(dá)，尤其是那些參與調(diào)節(jié)細(xì)胞周期的基因。晝夜節(jié)律紊亂增加了細(xì)胞增殖，這種影響可以追溯到細(xì)胞周期控制蛋白cyclin D1的表達(dá)增加，反過來，Cyclin D1激活了細(xì)胞周期蛋白d依賴激酶4/6 (CDK4/6)，這種蛋白質(zhì)可以將細(xì)胞從生長得更大轉(zhuǎn)變?yōu)楹铣尚碌?/span>DNA，最終導(dǎo)致了細(xì)胞的形成。
【8】Science：揭示大腦星形膠質(zhì)細(xì)胞在控制晝夜節(jié)律中的新作用
doi：10.1126/science.aat4104
在一項(xiàng)新的研究中，來自英國劍橋大學(xué)醫(yī)學(xué)研究委員會(huì)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的研究人員發(fā)現(xiàn)星形膠質(zhì)細(xì)胞，即包圍并支持大腦神經(jīng)元的“看護(hù)”細(xì)胞，在晝夜節(jié)律（即身體24小時(shí)的生物鐘）中起著比之前理解的更重要的作用。星形膠質(zhì)細(xì)胞之前被認(rèn)為僅是支持調(diào)節(jié)晝夜節(jié)律的神經(jīng)元，但是這項(xiàng)新的研究指出它們實(shí)際上能夠引導(dǎo)這種體內(nèi)生物鐘的節(jié)奏，并且首次證實(shí)它們能夠控制哺乳動(dòng)物日常行為的模式，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Science期刊上。
當(dāng)晝夜節(jié)律被打亂時(shí)，這可能導(dǎo)致時(shí)差反應(yīng)和睡眠障礙，而且還可能導(dǎo)致從精神疾病到癡呆癥、糖尿病和癌癥的一系列疾病。這項(xiàng)新研究的發(fā)現(xiàn)可能為開發(fā)新的治療方法鋪平道路。晝夜節(jié)律因其在維持人體健康方面的作用而廣為人所知，而且雖然已發(fā)現(xiàn)身體中的許多不同類型的細(xì)胞都有自己的內(nèi)部時(shí)鐘，但是這些時(shí)鐘的定時(shí)主要由視交叉上核（suprachiasmatic nucleus， SCN）控制。視交叉上核是下丘腦中的一個(gè)小的大腦區(qū)域，作為負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)日常行為的主時(shí)鐘。
【9】Sci Signal：分子時(shí)鐘或會(huì)影響機(jī)體免疫細(xì)胞的反應(yīng)
doi：10.1126/scisignal.aau1851
如今科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，相同類型的細(xì)胞在對(duì)刺激產(chǎn)生反應(yīng)時(shí)或許會(huì)表現(xiàn)出不同的行為，最近，一項(xiàng)刊登在國際雜志Science Signaling上的研究報(bào)告中，來自耶魯大學(xué)的科學(xué)家們通過研究表明，細(xì)胞表現(xiàn)出的這些不同反應(yīng)或許是由細(xì)胞群內(nèi)部的分子時(shí)鐘不同步造成的。就像人類機(jī)體擁有能夠影響睡眠和覺醒的生物鐘一樣，細(xì)胞也擁有能夠影響其行為的分子時(shí)鐘，研究人員假設(shè)，細(xì)胞反應(yīng)的差異或許會(huì)受到分子時(shí)鐘的影響。
為了對(duì)這種現(xiàn)象進(jìn)行研究，研究人員重點(diǎn)對(duì)一種名為巨噬細(xì)胞的免疫細(xì)胞進(jìn)行研究，巨噬細(xì)胞是一種對(duì)感染產(chǎn)生反應(yīng)的特殊細(xì)胞；在體外試驗(yàn)中，研究人員發(fā)現(xiàn)，時(shí)鐘基因能夠調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞的生物鐘，而且這種生物鐘能控制細(xì)胞是否會(huì)對(duì)細(xì)菌所產(chǎn)生的刺激做出反應(yīng)；在小鼠模型中研究者發(fā)現(xiàn)，依賴于時(shí)鐘的時(shí)間，細(xì)胞反應(yīng)的強(qiáng)度和反應(yīng)的細(xì)胞百分比或許會(huì)表現(xiàn)出顯著的不同；而取決于細(xì)胞暴露細(xì)菌的時(shí)間，巨噬細(xì)胞的不同部分就會(huì)釋放出炎癥相關(guān)的化學(xué)信號(hào)。
【10】Nat Commun：微生物組的可靠“時(shí)鐘”
doi：10.1038/s41467-019-12638-z
盡管人類微生物組在過去幾年中受到了人們的廣泛關(guān)注，但一直以來難以觀察其在各種刺激下隨時(shí)間變化的情況。最常見的分析方法是從糞便樣本中提取細(xì)菌，然后對(duì)它們的基因組進(jìn)行測(cè)序，但是這種方法會(huì)丟失腸道中細(xì)菌的位置和時(shí)間等關(guān)鍵信息。如今，來自哈佛大學(xué)的研究人員創(chuàng)建的一種新工具提供了解決此問題的方法，他們?cè)O(shè)計(jì)改造了一部分細(xì)菌基因，可以用于檢測(cè)和記錄菌群隨著時(shí)間變化的情況，相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Nature communications雜志上。
該系統(tǒng)使用“基因電路”，作為測(cè)量細(xì)菌生長的遺傳“時(shí)鐘”。該調(diào)控因子由三個(gè)細(xì)菌基因組成，這些細(xì)菌基因編碼三種蛋白質(zhì)（tetR，cl和lacI），每種蛋白質(zhì)均阻斷其他一種蛋白質(zhì)的表達(dá)。這些基因被鏈接到一個(gè)負(fù)反饋回路中，因此當(dāng)一種阻斷蛋白的濃度降低到一定水平以下時(shí)，受其影響的蛋白就會(huì)順利表達(dá)出來，從而阻止了第三種蛋白的表達(dá)，并且進(jìn)行不斷重復(fù)，形成周期效應(yīng)。
（來源于：細(xì)胞）