来自加州大学的一项研究表明,高脂饮食(high-fat diet,HFD)会使特定代谢途径发生重组,从而导致广泛的肝脏生物钟的重塑。这种昼夜节律遭到破坏后,有可能促成糖尿病、肥胖和高血压等代谢异常疾病。
在几乎所有的生物体内,24小时昼夜节律支配了基本的生理功能,大量的生理活动都遵循昼夜节律,包括睡眠、饮食、激
素和神经递质的分泌,甚至包括认知任务的熟练程度。在细胞水平上,这些节律是由能产生基因表达振荡的转录反馈环控制的,而这个过程与染色质结构的昼夜节律
变化、信使RNA的处理、蛋白活性和蛋白质转换等相关联。转录水平上的节律在很大程度上由一些专门因子控制,包括
CLOCK,BMAL1,PERs,CRYs等。组织特异性振荡控制生理机能的昼夜节律,而细胞水平的协调对于组织特异性振荡是必不可少的。昼夜节律是人体内在的时间跟踪系统,它能预测环境变化。这些节奏改变可以深刻地影响人类的健康。人体内高达15%的基因受昼夜节律的昼夜模式调控,包括那些参与肝脏代谢的途径。
昼夜节律和细胞的新陈代谢紧密相连。来自加州大学欧文分校的生
物化学教授Paolo
Sassone-Corsi利用对肝脏代谢组和转录组进行高通量分析后发现,HFD可通过两个主要机制来重编程肝脏生物钟。一种是通过阻碍时钟调控基因
CLOCK:BMAL1来阻断正常周期。另一种机制则通过循环激活通常不会上下波动的基因,主要是转录因子PPAR-γ,从而启动了一套新的波动程序。以往的研究表明,PPAR-γ与炎症反应和脂肪组织形成有关,而该研究则发现这一因子可以随HFD的变化而上下波动。研究人员还发现,恢复平衡的、低脂的健康饮食后,昼夜节律可以逆转至正常。这些研究表明,昼夜节律能够根据饮食的营养含量来进行自身重编程。
身体每天的节律受生物钟的调控,生物钟不仅影响睡眠,还会控制机体何时饥饿及如何有效地消化吸收摄入的食物。此前已有报道称,生物钟基因的变异可导致小鼠体重增加,人的睡眠被剥夺后往往容易饮食过度。而该研究成功揭示,饮食也能影响我们的生物钟。(作者:卢振东)
参考文献:《Cell》2013;155:1464-1478