生理节律：肝脏基因帮助身体在熬夜和午夜小吃后保持正常运作

每个生活的人类都受到内部的“时钟”控制，它驱动着我们的昼夜节律 - 调节我们在24小时周期中的睡眠-醒觉循环的自然内部过程。这个内部时钟在这个周期内控制大多数我们身体的过程，包括我们的睡眠循环、消化、新陈代谢、食欲和免疫力。外部光线水平、进食时间和体力活动都作用于保持身体时钟与外部环境同步。我们身体的每一个细胞也有自己的时钟，帮助这些过程如此无缝地运行。举例来说，个别组织如肝脏中的时钟会确保及时向身体的其他部分提供能量。但我们的昼夜节律可以被各种因素打乱，包括比平时晚睡觉或在午夜吃东西。尽管偶尔的打乱不值得担忧，研究显示，长期的昼夜节律紊乱会导致健康不佳。例如，许多研究发现，常规的轮班工作会增加肥胖和2型糖尿病的风险。不幸的是，昼夜节律紊乱在我们社会中越来越普遍，部分原因是光污染、噪音和电子设备，所有这些都可能增加这些慢性健康状况的发生率。但为什么身体能够处理一次性的昼夜节律紊乱事件 - 如周末熬夜或吃夜宵 - 而不会带来健康后果呢？最近我们的研究着眼于昼夜节律如何控制代谢过程以匹配我们的日常饮食模式，提出了答案。肝脏基因"时钟"我们身体时钟中的一个重要组成部分是一种叫做REVERBα的蛋白质。它是一组在身体各器官中让我们的身体时钟“滴答作响”的蛋白质之一。然而，REVERBα基因的自然遗传变异与人类肥胖有关。研究还发现，缺乏这一基因的小鼠在所有组织中脂肪在器官内外积聚 - 当给予高脂饮食时可以变得非常肥胖。我们想更仔细地研究REVERBα在肝脏中的作用，因为肝脏对于维持能量平衡至关重要，并且其功能高度昼夜节律以应对睡眠期间的禁食。为了做到这一点，我们使用了一种新型基因改造小鼠，仅在肝脏中删除了REVERBα基因。令我们惊讶的是，我们发现删除REVERBα的影响相对较小。特别是，我们没有看到我们预料的肝脏脂肪积聚，而这在所有组织缺乏REVERBα的动物中是有所看见的。然而，当我们绘制了可能受REVERBα控制的肝脏基因时，我们发现了数千个 - 包括调控能量和脂肪代谢的主要基因。因此，我们遇到了一个似是而非的问题：一种昼夜节律调节器在肝脏中有着广泛的靶区，然而它对正常肝脏功能并不是必不可少的。这提出了两个重要问题。首先，正常情况下，REVERBα已经准备好，但并不需要调节脂肪代谢。其次，早期的研究结果将REVERBα与肥胖（以及多个器官脂肪积聚）联系起来的结果实际上可能来自全身信号。具体而言，我们认为在意想不到的时间进食可能是肥胖的原因。这是因为整个身体缺少REVERBα的小鼠具有不规律的进食模式，特别是在休息或睡眠期间进食。为了验证这个想法，我们分析了当缺少REVERBα的肝脏小鼠遭受打乱的进食时间等同于轮班工作时如何改变基因表达。在这里，我们发现不规律的进食导致对控制脂肪代谢的基因表达产生了重大改变 - 但只有在肝脏中缺少REVERBα的情况下。这表明REVERBα可以平缓不规则进食的影响，如我们下面的图表所示。 根据这种方式，我们身体各组织中嵌入的所有内部时钟都起到保护作用，防止行为的偶发变化（如偶尔的深夜进食）。然而，当我们不断违反自然的昼夜节律 - 如始终夜间进食或工作夜班 - 这种保护系统就会被淹没，导致肥胖和糖尿病。因此，我们的研究凸显了与白天保持饮食节律同步的重要性。为了保持我们的肝脏时钟滴答作响 - 并确保我们整个昼夜节律正常运转 - 没接受日常饮食模式（通常白天的进食期以及夜间的禁食期）间的明确区别是很重要的。这对于轮班工作者来说很困难，因此急需帮助的策略。该文章转载自The Conversation，根据创意共享许可重新发布。原文见original article。