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首次发现胰腺内部的昼夜节律钟:与糖尿病直接相关


《每日科学》报道 ——胰腺有其自身的分子时钟。目前美国西北大学的一项研究显示:这种古老的昼夜节律钟控制着胰岛素的生产,如果时钟发生错误的话,其结果就是糖尿病。这个发现在历史上尚属首次。
研究者显示了:胰腺内分泌胰岛素的胰岛细胞(称之为胰腺β细胞)有其专用时钟。该时钟支配与胰岛素分泌有关的蛋白与基因的节奏行为,其振荡周期超过24小时。
《Nature》杂志将于六月十八日发表相关论文。此前并未认识到存在这样一个对糖代谢过程有强烈影响的(时钟)系统,是以本研究发现具有洞幽烛微、彰显细部的意义。
“这是昼夜节律钟可能影响糖尿病进展的第一个证据。”温伯格医学院医学副教授与温伯格艺术与科学学院副教授、医学博士Joe Bass,说。“动物获取能量的生物程序很象植物的光合作用那样受时钟的控制。我们的发现将有助于找出葡萄糖代谢异常的原因,不过我们还需要学习很多东西。”
Bass 与论文的第一作者、Bass实验室博士候选人Biliana Marcheva共同率队领导了这一研究。该研究所体现的是多年的工作,相关的主要合作者有:芝加哥大学的Louis H. Philipson,德州大学西南医学中心的Joseph S. Takahashi与华盛顿大学医学院的Seth D. Cro***。
在他们的研究中,研究者敲除小白鼠的胰岛β细胞中的时钟基因后,发现小鼠的葡糖耐量因此受损、胰岛素呈异常低水平并进一步发展为糖尿病。β细胞的时钟协调糖代谢,时钟的丧失抑制了β细胞胰岛素分泌。
“我们所观察到的人类胰岛素分泌以及糖尿病易感性的变化可能与该时钟机制有关。”Bass说。作为内分泌学家他在分子遗传学方面受过培训。“胰岛内部的时钟周期的变化与其疾病存在关联。下一个问题是:我们能对此加以调整吗?”
通过离析胰岛并运用生物发光成像(基于在荧火虫中发现的一种蛋白),研究者认定:一种昼夜节律钟在胰腺中得以自动表达。他们录下了一段有关胰腺内活体胰岛素分泌细胞的节奏时钟的短视频以供视觉效验。在一段持续的时间内,这些细胞每隔24个小时就发光一次。
“生物钟属于古老的机制,调节着对健康至关重要的基本生物学系统,诸如胰岛素分泌、上床睡眠时间、起床时间以及我们变得饥饿的时间等等都受其影响,记住这一点很重要。”Bass说。
躯体的基本昼夜节律钟深居大脑内的视交叉上核。但是遍布体内的各种组织中也发现了本地生物钟,包括胰、肺、肝、心及骨髂肌。时钟的运行以24小时为一周期(即大约一天一个周期),负责睡眠与觉醒、休息与运动、体液平衡、身体温度、心输出量、耗氧量、新陈代谢与内分泌腺分泌的功能。
糖尿病对健康与经济的影响是不容忽视的。根据美国糖尿病协会,美国有超过二千三百万的成年人与未成年人患有某种糖尿病,并且至少有五千七百万人罹患前糖尿病;已确诊的糖尿病的总体成本(医疗成本与伤残费用、失业与早逝)至少为1740亿美元;糖尿病也是美国的第七大死因。

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