圣路易斯华盛顿大学的生物学家及其团队最新发现了哺乳动物脑细胞中维持细胞同步的关键因子，该因子确保了诸如睡眠-觉醒周期、激素分泌及运动行为等生理功能的24小时协调运行。

该研究由华盛顿大学艺术与科学学院生物学副教授Erik Herzog博士领导，Sara Aton博士（Herzog实验室前研究生，现宾夕法尼亚大学博士后）、华盛顿大学医学院细胞生物学与生理学副教授James Huettner博士以及生物统计学家Martin Straume共同完成。

研究团队确定，血管活性肠肽（VIP）是协调大脑生物钟的关键蛋白，负责向生物钟发出信号，协调行为和生理的日节律。这一发现澄清了VIP和神经递质GABA在同步生物钟中的作用机制，揭示了哺乳动物（以小鼠和大鼠为模型）如何调控昼夜节律。相关成果已发表于《美国国家科学院院刊》在线版。

生物钟的神经元位于视交叉上核（SCN），该区域位于大脑底部、视神经正对面，负责维持24小时节律并保持高度同步。SCN由左右两侧各约10,000个神经元组成，这些神经元作为内在时钟相互通讯，维持昼夜节律。

此前，GABA被认为是主要的同步因子，因为所有SCN神经元均产生这种抑制性神经递质，且实验显示每日上午8点给予GABA可使SCN细胞同步。

然而，Herzog教授指出：“令人惊讶的是，GABA并非必需。即使阻断所有GABA信号，VIP依然能够实现同步。阻断GABA后，同步状态依然良好，且振荡幅度反而增强。”

Herzog形象地比喻VIP如同‘驿马快递骑手’，负责通知所有SCN细胞同步节律，而GABA则像‘治安官’，防止细胞过度活跃。

研究团队利用含60个电极的多电极阵列记录SCN神经元活动，构建了“培养皿中的生物钟”模型。同时，借助发光基因报告系统实时监测基因表达。

通过药物干预和基因敲除小鼠模型，研究人员剔除了GABA的作用，记录了大量神经元的电活动（被称为“时钟的指针”）及基因活动（“时钟的齿轮”）。结果显示，缺失GABA时，细胞依然同步前进；而缺失VIP时，细胞同步性丧失，表明VIP是协调者。

该研究不仅深化了对哺乳动物生物钟分子机制的理解，还为昼夜节律相关疾病的治疗提供了潜在靶点。