這種晝夜節律肝臟基因如何幫助人體在深夜和午夜吃零食後保持平穩的工作
晝夜節律是我們健康的重要方面。
kanyanat wongsa / Shutterstock

Every living human is controlled by an internal “clock” which drives our circadian rhythm – the natural internal process that regulates our sleep-wake cycle during a 24-hour period.每個有生命的人都受到內部“時鐘”的控制,該時鐘驅動我們的晝夜節律-調節XNUMX小時睡眠-覺醒週期的自然內部過程。 This internal clock controls most of our body processes over this period, including our sleep cycle, digestion, metabolism, appetite and immunity.這個內部時鐘控制著我們這段時間的大部分身體過程,包括睡眠週期,消化,新陳代謝,食慾和免疫力。

External light levels, eating times and physical activity all act to keep the body clock synchronised to the external environment.外部光照水平,進食時間和體育鍛煉都可以使體內時鐘與外部環境保持同步。 Every cell in our body also has its own clock, which helps keep these processes working so seamlessly.人體中的每個細胞都有自己的時鐘,這有助於使這些過程無縫地工作。 For example, clocks in individual tissues, such as the liver, work to ensure timely supply of energy to the rest of the body.例如,單個組織(例如肝臟)中的時鐘可以確保向身體的其他部位及時提供能量。

But our circadian rhythm can be disrupted by any number of factors, including going to bed later than usual, or eating late at night.但是我們的晝夜節律可能會受到許多因素的干擾,包括比平時晚睡覺或深夜進食。 While occasional disruptions are no cause for alarm, research shows that long-term circadian rhythm disruption can cause poor health.儘管偶爾的干擾不會引起警報,但研究表明,長期的晝夜節律干擾會導致健康狀況不佳。 For example, many studies have found that regular shift work increases the例如,許多研究發現,定期輪班會增加 肥胖的風險2型糖尿病。 And unfortunately,不幸的是, 晝夜節律紊亂 由於光污染,噪音和電子設備的出現,這在我們的社會中正變得越來越普遍,所有這些因素都可能加劇這些慢性健康狀況。

But why is the body able to manage one-off instances of circadian rhythm disruption – such as staying up late on the weekend, or eating a late-night meal – without any health consequences?但是,為什麼身體能夠處理一次性的晝夜節律紊亂(例如,在周末熬夜或吃深夜飯)而沒有任何健康後果呢? Our我們的 最近的工作 看看晝夜節律如何控制新陳代謝過程以匹配我們的日常食物攝取方式就可以解決問題。


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肝臟基因“時鐘”

我們生理時鐘的一個重要組成部分是一種名為 REVERB? 的蛋白質。它是保持我們身體每個器官的生理時鐘「滴答作響」的蛋白質網絡之一。然而,REVERB 的自然遺傳變異?基因是 與肥胖有關 in humans.在人類中。 Research has also found that mice研究還發現,老鼠 缺乏基因 所有組織中的脂肪都會在器官內和器官周圍積聚,如果進食高脂飲食,可能會變得非常肥胖。

我們想更仔細地研究 REVERB 的作用?在肝臟中,因為肝臟對於維持能量平衡至關重要,且其功能具有高度晝夜節律性,以應對睡眠期間的禁食。為此,我們使用了一種新型基因轉殖小鼠 混響?基因缺失 僅在肝臟中。

令我們驚訝的是,我們發現刪除REVERB?影響相對較小。特別是,我們沒有看到我們預期的肝臟中脂肪的積累,而這在缺乏 REVERB 的動物中會出現?在所有組織中。然而,當我們繪製可能受 REVERB? 控制的肝臟基因圖譜時,我們發現了數千個基因,其中包括能量和脂肪代謝主要調節因子的基因。

所以我們遇到了一個悖論:生理時鐘調節器在肝臟中具有廣泛的目標,但它對於正常的肝功能並不是必需的。這提出了兩個重要問題。一、那正常情況下的REVERB?已準備好,但不是調節脂肪代謝所必需的。其次,早期的發現與殘響有關?肥胖(以及多個器官中脂肪的積累)實際上可能是由全身暗示引起的。

具體來說,我們認為在意想不到的時間進食可能是導致肥胖的原因。這是因為老鼠缺乏REVERB?他們的整個身體都有不規則的飲食模式,尤其是在休息或睡眠期間的進食。

為了驗證這個想法,我們分析了當老鼠使用 REVERB 時會發生什麼?肝臟中刪除的基因會受到餵食計畫的干擾,就像輪班工作如何擾亂飲食計畫一樣。在這裡,我們發現紊亂的餵食會導致控制脂肪代謝的基因表現發生重大變化——但只有當 REVERB?從肝臟中刪除。這表示混響?可以消除飲食失調的影響,如下圖所示。

如何混響?停止晝夜節律“幹擾”

如何混響?停止晝夜節律“幹擾”
丹妮爾·凱(Danielle Kay)
, 作者提供

In this way, all the internal clocks embedded in our body's tissues serve to protect against occasional changes in behaviour (such as the odd late-night meal).這樣,嵌入在人體組織中的所有內部時鐘都可以防止偶爾的行為變化(例如,奇怪的深夜進餐)。 However, when we are constantly doing things that go against our natural circadian rhythm – such as always eating late, or working night shifts – this protective system is overwhelmed, leading to obesity and diabetes.但是,當我們不斷做一些與我們的自然晝夜節律背道而馳的事情時(例如,總是吃晚或上夜班),這種保護系統就會不堪重負,導致肥胖和糖尿病。

Our study therefore highlights the importance of eating meals in sync with the body clock, during the day.因此,我們的研究強調了在白天與人體時鐘同步進餐的重要性。 To keep our liver clock ticking – and to keep our whole circadian rhythm working properly – it's important to develop an eating schedule that has a clear separation between the fed period (typically during the day), and the fasted period (typically during the night).為了使我們的肝臟時鐘保持節拍,並保持整個晝夜節律正常運行,重要的是製定飲食計劃,使進食期(通常在白天)和禁食期(通常在晚上)之間有明顯的區別。 This is hard for shift workers, depending on shift schedule, so strategies to help are urgently needed.對於輪班工人來說,這很困難,具體取決於輪班時間表,因此迫切需要幫助的策略。談話

關於作者

內分泌學教授David Ray 牛津大學; David Bechtold, Professor of Physiology,生理學教授David Bechtold, 曼徹斯特大學以及內分泌學和糖尿病講師Louise Hunter, 曼徹斯特大學

本文重新發表 談話 根據知識共享許可。 閱讀 原創文章.

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