在長(zhǎng)期的生物進(jìn)化過(guò)程中,,為適應(yīng)地球每24小時(shí)自轉(zhuǎn)一周,,生物機(jī)體內(nèi)發(fā)育分化出一個(gè)特殊的器官——生物鐘,來(lái)協(xié)調(diào)各種不同組織和器官24小時(shí)的晝夜節(jié)律,。生物鐘不但影響人的身心健康,還在疾病治療中發(fā)揮重要的作用,。9月下旬,,國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)和四川大學(xué)在成都召開(kāi)“生物醫(yī)學(xué)科學(xué)前沿國(guó)際會(huì)議:時(shí)間生物學(xué)”。20多位國(guó)外著名的時(shí)間生物學(xué)家與中國(guó)學(xué)者共同切磋了時(shí)間生物學(xué)的分子生物學(xué)基礎(chǔ)與臨床應(yīng)用,。
據(jù)會(huì)議主持人之一,、美籍華人科學(xué)家丁健明教授介紹,現(xiàn)代時(shí)間生物學(xué)這門(mén)交叉學(xué)科是上世紀(jì)50年代FranzHalberg教授創(chuàng)立的,,主要研究生物節(jié)律的產(chǎn)生機(jī)制和應(yīng)用,。1972年美國(guó)科學(xué)家在下丘腦發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的神經(jīng)核團(tuán)——視交叉上核(SCN),并確定這是人類(lèi)及哺乳動(dòng)物生物鐘所在地,。這一發(fā)現(xiàn)極大地推進(jìn)了時(shí)間生物學(xué)的研究,。同年,美國(guó)科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的神經(jīng)通路從視網(wǎng)膜直接投射到視交叉上核,,稱為視網(wǎng)膜—下丘腦束(RHT),。有意思的是RHT不同于其他光感細(xì)胞,是一條特殊的神經(jīng)通道,,起源于視網(wǎng)膜的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞,,將光刺激信號(hào)直接傳給SCN。因此,,即使是先天性視網(wǎng)膜退化毫無(wú)光感的盲人,,其生物節(jié)律也受光照調(diào)節(jié)。生物鐘不但存在于大腦中,,而且存在于不同組織器官內(nèi),,并因器官功能的不同,呈現(xiàn)各自的生物節(jié)律,,但這些節(jié)律都受生物鐘“最高司令部”SCN發(fā)出的脈沖調(diào)節(jié)控制,。
近年來(lái),生物鐘與疾病的預(yù)防,、診斷和治療的關(guān)系引起了生物醫(yī)學(xué)界極大的研究熱情,。在健康生理狀態(tài)下,人體的每一生理功能都表現(xiàn)出高度精密和穩(wěn)定的晝夜節(jié)律,。體溫,、心率和血壓下午最高,聽(tīng)覺(jué)和痛覺(jué)傍晚最敏感,某些激素如可的松和睪酮早晨起床最高,,胃泌素,、胰島素和腎素水平下午和傍晚最高,褪黑素,、催乳素在睡眠時(shí)達(dá)到高峰,。生長(zhǎng)素高峰在熟睡時(shí),因此充足的睡眠是兒童生長(zhǎng)的重要保障,。
生物鐘“失靈”了,,人就會(huì)生病,而人一旦生病,,生物鐘也會(huì)“失靈”,。生物鐘“失靈”后,生物節(jié)律波動(dòng)幅度增高或降低,,發(fā)生不同時(shí)相,、不同參數(shù)比例的變化。例如健康人體血液中的淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)上午最低,,夜間達(dá)到高峰,,而艾滋病病毒感染者的這種節(jié)律消失。血清LgE是一種炎癥標(biāo)志,,24小時(shí)處于恒定水平,,但哮喘等過(guò)敏反應(yīng)患者的LgE節(jié)律在下午達(dá)到高峰,夜間處于低谷,,致使多數(shù)患者在黃昏后發(fā)病,。心血管疾病發(fā)作也表現(xiàn)出明顯的晝夜節(jié)律,據(jù)統(tǒng)計(jì),,午夜零時(shí)至清晨6時(shí),,心血管意外風(fēng)險(xiǎn)性增加40%,腦卒中風(fēng)險(xiǎn)性增加49%,。一些心源性猝死多發(fā)生于深夜,,可能與后半夜動(dòng)眼睡眠時(shí)程增加,血壓和心率不穩(wěn)有關(guān),。血壓晝夜節(jié)律波動(dòng)幅度加大,,會(huì)增加腦缺氧性卒中的危險(xiǎn)性。
據(jù)與會(huì)專家介紹,,與生物鐘相關(guān)的基因很多,,已有10余個(gè)生物鐘基因被發(fā)現(xiàn),使科學(xué)家對(duì)生物鐘的分子生物學(xué)基礎(chǔ)有了新認(rèn)識(shí),。目前,,時(shí)間生物學(xué)研究已經(jīng)成為生命科學(xué)中最有發(fā)展勢(shì)頭的學(xué)科之一,。國(guó)際上利用生物節(jié)律治療疾病和開(kāi)發(fā)新藥的研究十分活躍,獲得很多重要進(jìn)展,。例如,,洋地黃是治療充血性心衰的常用藥,但其毒性與血鉀水平密切相關(guān),,如果開(kāi)發(fā)研制短半衰期的洋地黃類(lèi)藥物,,使體內(nèi)洋地黃濃度與血鉀水平一致就可以取得更好的療效,并最大限度降低毒性,。生物節(jié)律還可以用于指導(dǎo)腫瘤治療,,直腸癌細(xì)胞的有絲分裂活動(dòng)高峰期在夜間,此時(shí)正常的胃腸細(xì)胞大多處于靜止期,,如果夜間使用化療藥物,可以加強(qiáng)療效,,同時(shí)降低副作用,。本次大會(huì)主持人之一、四川大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與法醫(yī)學(xué)院王正榮教授報(bào)告,,他們的研究組最近發(fā)現(xiàn),,生物鐘基因per2基因的超表達(dá)可以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的凋亡,促使實(shí)驗(yàn)動(dòng)物體內(nèi)的腫瘤縮小,,其超表達(dá)還可以對(duì)細(xì)胞的放射性損傷起到修復(fù)作用,,這一發(fā)現(xiàn)對(duì)腫瘤的臨床治療具有重要的指導(dǎo)意義。