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南师大教授刘畅研究发现能控制生物钟的“开关”

2012-12-06 09:50 刘畅 南京师范大学 阅读 0
核心摘要: 南京师范大学教授刘畅通过6年研究发现,Baf60a基因是控制肝脏和心血管生物钟的开关。实验表明,调控该基因可在72小时内消除小鼠脂肪肝和心血管疾病。该研究揭示了生物钟紊乱与肥胖、糖尿病等疾病的关联,并指出基因调控是纠正生物钟紊乱的关键。目前研究仍处于小鼠模型阶段,预计10-15年后可应用于人类。

每个人的体内都有一个生物钟,虽然看不见摸不着,但它通过控制能量、警惕性、生长、情绪和衰老来调节器官的活动与休息周期。一旦生物钟紊乱,肥胖、脂肪肝、糖尿病、高血压等疾病便会接踵而来。那么,是否存在一种“开关”可以控制生物钟,随时将其调回正常档位?

南京师范大学分子细胞生物学研究所教授、江苏省分子医学生物技术重点实验室主任刘畅通过长达6年的研究,发现一种名为Baf60a的基因是控制肝脏和心血管生物钟的关键开关。通过调控这个开关,实验小鼠的脂肪肝和心血管疾病在72小时之内神奇消失。近日,刘畅获评2011-2012年度“江苏省十大青年科技之星”,并以35岁成为其中最年轻的一位。

人体数万基因,三成受生物钟影响

“地球自转产生昼夜变化,人的生理活动也呈现昼夜变化的节律,这就是生物钟。”刘畅介绍,人体中有数万种基因,其中约30%受生物钟影响。美国科学家曾做过实验:小鼠是昼伏夜出的动物,如果在夜间给小鼠喂高脂肪食物,小鼠不会长胖;而一旦换成白天喂食,仅两三个月,小鼠就会胖成球形。“这个实验表明,不在于给小鼠吃什么,而在于什么时间吃,这就是生物钟的影响。”刘畅说,临床调查证明,长期熬夜导致生物钟紊乱的人,患肿瘤等疾病的风险比常人高7-10倍。例如,开夜车的出租车司机易患前列腺疾病,经常上夜班的护士患乳腺癌的风险更高。有人认为,长期上夜班后通过补觉可以调整生物钟,但刘畅否定了这一说法:“影响生物钟的决定因素是基因,一旦基因紊乱,怎么补觉都调整不过来,必须调整基因本身。”

神奇基因,72小时调好患病小鼠肝脏生物钟

刘畅说,2006年他在美国做博士后期间,发现Baf60a基因能影响生物钟和身体代谢,于是持续多年展开研究。在实验室中,记者看到两只黑色小鼠:较瘦、毛色偏干的小鼠是正常饮食,而毛色光亮、较肥的那只每天吃油脂含量高达60%的进口食物(每公斤500元)。这种食物吃上2-3个月,小鼠会患上脂肪肝,身体也会胖成球形。刘畅克隆了Baf60a基因,并花了一个月时间将其装入经过灭活的病毒中,再注射进小鼠的尾静脉。神奇的事情发生了:仅过了72小时,小鼠脂肪肝症状全部消除。对比小鼠前后的肝脏发现,原来油腻、黄色、肥大的肝脏已恢复成鲜红色,大小也恢复正常。这证明该基因能调控生物钟和代谢,使其恢复正常。

心血管领域同样有效,用于人类至少还需10-15年

这种基因是否会影响其他器官的生物钟?带着这一疑问,刘畅团队将研究方向转向心血管领域。研究结果证实了这一设想:患有动脉硬化和高血压的小鼠通过基因调节,血管壁由厚变薄,神奇“自愈”。能控制肝脏新陈代谢,还能调控心血管的厚薄,这种神奇的基因是否是人体的生物钟总开关?刘畅说,这一设想还有待更多实验证明。对于人类是否能像小鼠一样,通过注射携带基因的病毒来调整生物钟,刘畅表示,目前所有试验仍停留在小鼠模型阶段,真正应用于人类至少还需10-15年。

生物钟紊乱的潜在风险

生物钟紊乱不仅导致睡眠不足,还会影响整个身体机能。美国科学家的实验表明,小鼠在夜间喂食高脂肪食物不会长胖,而白天喂食则迅速肥胖,这凸显了进食时间的重要性。此外,长期熬夜者患肿瘤的风险增加7-13倍。刘畅强调,生物钟的调控核心在于基因,补觉无法纠正基因层面的紊乱。

基因“控制”生物钟开关

人体内数万种基因中,约30%与生物钟相关,它们控制着体力、智力及各器官的正常运作。生物钟是多尺度、多空间的,例如肝脏代谢在凌晨3点最活跃,女性月经周期则以月为单位。刘畅指出,一旦基因出现紊乱,补觉无法调整。

“神奇基因”让小鼠脂肪肝消除

刘畅在实验中发现Baf60a基因能影响生物钟和代谢。他克隆该基因并装入灭活病毒,注射到小鼠体内。72小时后,小鼠黄色、肥大、油腻的肝脏缩小并变为正常的红润色,脂肪肝完全消除。该基因还能改善心血管疾病,使动脉硬化和高血压小鼠的血管壁变薄,实现“自愈”。刘畅表示,这可能是人体的生物钟总开关,但需进一步验证。

未来药物展望

刘畅团队正在研制一种药物,旨在帮助失眠患者改善睡眠,恢复正常新陈代谢,降低熬夜导致的肝病、糖尿病发病率。他们从中药中分离出有前景的成分,如葡萄中的白藜芦醇和柚子中的柚皮素,这些物质既能调节生物钟,又能改善生物钟紊乱。保守估计,这种药物经过长期试验后,有望在10-15年内面世。刘畅希望药物研发机构参与进来,加速这一进程。

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