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Cell:肝脏按生物钟波动,大小伸缩近一半

2017.5.08

  在哺乳动物中,肝脏在代谢和清除毒素方面起着举足轻重的作用,当它们处于活动或进食时,肝脏达到最大的效率。来自瑞士日内瓦大学的生物学家,发现了这个器官适应摄食和禁食的周期,以及24小时内的昼夜交替。小鼠身上的研究显示,根据活动和休息的阶段不同,肝脏的大小在恢复到最初的大小之前几乎增加了一半尺寸。

  研究文章于5月4日发表在Cell上,该项研究描述了这种波动的细胞机制,当正常的生物节律被逆转时,这种波动就消失了。由于不同行业工作或私人习惯,我们生物钟会被打断,因此可能对我们的肝功能有重要的影响。

  哺乳动物用脑内的生物钟适应昼夜节律,脑内的生物钟每天被光线所调节,和我们大部分细胞的内在时钟保持一致。在肝脏中有超过350个参与大小和解毒的基因,以生物钟的24小时节律表达。通讯作者Ueli Schibler说:“这些基因中的很多也受食物摄入和体力活动的节奏的影响,我们想知道肝脏如何适应这些波动。”

  肝脏大小和核糖体及蛋白质的量都按节律波动

  小鼠是在夜间觅食,白天休息。第一作者Flore Sinturel说:“我们在啮齿类动物通常的昼夜节律中,观察到肝脏的体积在晚上活跃期逐渐增加,达到高峰时增加超过40%,然后白天返回到其初始大小。”

  研究人员发现,肝细胞的大小和它们的蛋白质含量每天都在波动。负责生产肝脏各种功能所需蛋白质的核糖体的数量,与细胞的大小一起波动。肝细胞生产和组装新的核糖体,以确保在夜间蛋白质生产的高峰期。过量产生的核糖体的成分会在静息期进行降解。

  不符合生物钟节律生活波动会消失

  生物学家观察到变化的振幅取决于摄食和禁食的周期,以及昼夜和夜间阶段。事实上,当摄食不符合生物钟的阶段波动时消失。这种周期波动经历亿万年进化来的,不会因为摄食改变而立即变化。共同领导研究的Frédéric Gachon指出:“当小鼠在白天被喂食时,肝脏与肝细胞的大小,以及它们在核糖体和蛋白质含量几乎保持恒定。然而,无论是在夜间或白天饲喂,这些动物的食物摄取量是相似的。”

  由于夜间工作、颠倒的时间表或频繁的国际旅行,许多人不再按照昼夜节律的节奏生活。先前Leung等人在1986的Journal of Hepatology的研究,在六小时内使用基于超声方法对人体肝脏体积测定,表明这个器官的大小在我们体内也有波动。很可能在小鼠身上发现的是与人类相似的机制,所以人们对生物节律的放松管制会对肝脏功能产生相当大的影响。


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