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2019-06-18不只大腦有時鐘- 生物體其他器官亦有晝夜節律? 450 期

Author 作者 編輯部

【本刊訊】熬夜對肝不好,這些肝都知道,然而,它們能對身體做出什麼調整?近日,《細胞》(Cell)期刊一篇報告,顯示,肝臟可能有獨立的晝夜節律 (circadian rhythms)它能感應光照,並在生物體熬夜「爆肝」時提出警訊,讓能多正視自己的健康狀況。

晝夜節律是生物體用來控制每日生理狀態的方式,從細胞層次來說,其調節立基於Bmal1蛋白依賴性轉錄震盪網路 (Bmal1-dependent transcriptional oscillator network)的自主維持上。然而,不同組織 之間如何達成節律同步(synchronize), 以及其是否呼應環境訊息等問題,目前仍沒有答案。

過去研究推測,生物體內各種生理時 鐘能在下丘腦(hypothalamus)的中央時鐘(central clock)外獨立運作,然而當時並沒有相關的測試方法。美國加州大學爾灣分校(University of California, Irvine, UCI)與西班牙生物醫學研究所(Institute for Research in Biomedicine in Barcelona) 日前展開合作,培育出全身組織缺乏 Bmal1的小鼠,並造成牠失去生理時鐘 (internal clocks)調控,晝夜節律紊亂。 然後再分別恢復牠肝臟、皮膚等器官中的 Bmal1蛋白表現,了解這些器官是否能獨立控制晝夜節律。

 

結果顯示,雖然小鼠的生理時鐘系統失能,但牠們位於肝臟內的時鐘仍能被活化,亦出現如NAD+補救合成途徑 (salvage pathway)及糖原轉換(glycogen turnover)等現象,展現獨特的晝夜節律。

儘管身體裡所有時鐘都被關閉,包含中央時鐘,肝臟仍能感應外界的光照,並做出反應,以維持或發揮關鍵功能,例如:在準備好消化食物的同時,肝臟也能將葡萄糖轉化為能量。UCI表觀遺傳與代謝研究中心主任沙松-寇席(Paolo Sassone- Corsi)驚訝表示,此前大家並不曉得肝臟竟會受光照影響。

肝臟為何能偵測光線變化,目前並不清楚,有可能接收到來自其他器官所發出的訊號。然而,當小鼠經常性地處於黑暗環境時,肝臟的生理時鐘便會停止運作。未來,研究團隊將分階段研究不同器官在 生理時鐘上如何相互溝通。沙松-寇席表示,如此便能針對晝夜節律(circadian rhythms)、衰老過程與整體健康的代謝途徑進行破譯與控制,應用潛力相當大。

 

新聞來源

Kevin B. Koronowski et al., Defining the Independence of the Liver Circadian Clock, Cell, 2019.