人类及大多数生物的体内生物钟跟踪着日出日落的每日周期，调控睡眠、代谢及其他关键生理功能，形成称为昼夜节律的日常模式。当这些节律受到时差、睡眠不足或不规律工作安排的干扰时，人们可能遭受长期的不良健康后果。

长期以来，昼夜节律研究者一直好奇一个问题：哺乳动物的生物钟究竟从何时开始“滴答”作响，并同步至当地时间？圣路易斯华盛顿大学在 《生物节律杂志》 发表的一项新研究给出了答案：母亲在胎儿仍在子宫内时，就帮助其设定生物钟。

研究背景：孕期节律紊乱的远期影响

“我们知道，孕期昼夜节律紊乱会影响婴儿睡眠和每日节律的发育，并且这些早期紊乱与日后焦虑、抑郁等情绪障碍的风险升高相关，”研究作者、华盛顿大学生物学研究科学家 Nikhil Lokesh 指出。“了解胎儿生物钟何时开始运作，有助于我们识别那些节律紊乱可能产生持久影响的关键发育窗口，以及如何预防或纠正这些影响。”

研究方法：用“发光”蛋白实时观察子宫内生物钟

研究团队开发了一种能够在胎儿尚在子宫内发育时观察其生物钟活动的方法。他们使用基因工程小鼠，将一种名为荧光素酶（即萤火虫发光的同款蛋白）与驱动昼夜节律的核心时钟蛋白融合。当携带该修饰蛋白的雄性小鼠与正常雌性交配后，这种标记的时钟蛋白会出现在发育中的胎儿体内，但不会出现在母体组织中。

随后，怀孕的母鼠被喂食含有与荧光素酶反应产生光的化学物质的水。每当胎儿体内的时钟蛋白活跃时，它们就会发光。研究者使用高灵敏度相机检测胎儿发出的光。通过记录发光的时序，他们能够识别出胎儿在母体子宫内发育期间时钟蛋白表达的清晰周期性模式。

核心发现：孕晚期开始同步，糖皮质激素是关键信号

1. 同步发生在妊娠最后一周（相当于人类孕晚期）

研究团队发现，在妊娠最后一周（相当于人类的孕晚期），幼崽体内出现了清晰的昼夜节律模式，并且与母体的休息-活动周期同步。“这表明，生物钟机制在发育早期就已形成，但从母体接收授时信号是在后期，”Lokesh 表示。

2. 胎盘传递信号：胎儿感知光线之前即可同步

“重要的是，我们发现在胎儿能够感知光线之前，通过胎盘就已存在从母体到婴儿的每日节律信号，”资深作者、生物学Viktor Hamburger杰出教授 Erik Herzog 补充道。

3. 母体糖皮质激素跨过胎盘，充当授时信号

研究者发现，幼崽与母体的昼夜节律同步时间点，恰好与母体糖皮质激素（一类应激相关激素）跨过胎盘的时间相吻合。这些激素在母体生物钟控制下，正常情况下每日有规律的升降节律。这表明，母体的糖皮质激素节律可能是为胎儿生物钟授时的关键信号。

临床意义：孕期用药需考虑时辰

糖皮质激素的时辰给予问题

合成糖皮质激素通常被常规给予有早产风险的孕妇，但往往不考虑这些激素在体内自然波动的时辰。本研究发现，每日给母体使用这些类固醇药物，会加速幼崽昼夜节律与当地时间同步。这一发现对于医生如何以及何时使用药物治疗妊娠相关疾病（如先兆早产）具有重要提示——时辰治疗（根据生物钟选择给药时间）可能优化疗效并减少潜在干扰。

生物钟活动与健康发育的关联

研究过程中，研究者还观察到胎儿生物钟基因节律未能建立与未能顺利分娩之间的强关联。“我们还不能断定节律缺失是导致发育问题还是仅仅反映了发育问题，但这一观察提示，生物钟活动可能与健康的胎儿发育密切相关，”Lokesh 表示。

夜间人工光照的公共卫生警示

Lokesh 强调，这些发现也凸显了孕期维持稳定昼夜节律的重要性。“全球超过80%的人口暴露在夜间人工光照下——这会干扰每日节律，孕妇也不例外。”

未来方向与总结

该研究不仅确定了胎儿生物钟开始运作并同步外界时间的时间窗口（人类孕晚期）和关键信号通路（母体糖皮质激素经胎盘传递），还为以下领域提供了科学依据：

• 公共卫生政策：保护孕期昼夜节律健康的环境建议（如减少夜间光照暴露）。

• 临床实践：孕期药物（尤其是糖皮质激素）的时辰给药策略，避免不必要地扰乱胎儿正在建立的生物钟。

• 预防科学：识别出孕晚期是预防性干预（如帮助孕妇维持规律作息、管理压力）以优化后代节律健康的敏感窗口。

研究局限性

本研究在动物模型（小鼠）中进行。尽管小鼠与人类在昼夜节律系统上高度保守，但妊娠期长度（小鼠约19-21天 vs. 人类40周）、胎儿发育速度及环境暴露存在差异。人类胎儿生物钟同步的确切时间窗口和分子机制，尚需通过人类围产期纵向研究加以验证。此外，该研究未直接测量母体应激水平与胎儿结局之间的因果链。

论文信息：Nikhil, K. L., et al. (2026). Fetoplacental Circadian Rhythms Develop and Then Synchronize to the Mother In Utero. Journal of Biological Rhythms. DOI: 10.1177/07487304261435435

关键概念：昼夜节律 | 生物钟 | 糖皮质激素 | 时辰治疗 | 胎儿编程 | 胎盘信号
相关领域：发育生物学 | 围产医学 | 睡眠医学 | 时间生物学