PNAS：头发告诉我们为什么早起？

　　

生物通报道：你起床起得早，还是宁愿太阳晒屁股了？这个问题也许我们的头发能解答。

来自日本山口大学（Yamaguchi University）时间研究所，京都大学等处的研究人员发现利用毛囊细胞（hair follicle cells）可以检测人类生物钟的基因表达，这一有助于科学家研究和治疗睡眠障碍以及与昼夜节律生物钟机能障碍有关的疾病。这一研究成果公布在《美国国家科学院院刊》（PNAS）杂志上。

人体中司管时间的系统被称为“生理节律”，也就是俗称的生物钟。它帮助我们的身体维持住一个基本的运作规律，何时吃饭、睡觉、醒来；何时进行身体的其它一些机能。

早在十年前，美国威斯康星医学院的Joseph C. Besharse和弗吉尼亚大学的Carla B.Green两位科学家就发现了称为夜蛋白的基因，它编码的蛋白质存在于哺乳动物多种身体组织(包括肝脏)中。当生物钟基因夜蛋白基因在老鼠体内失活的时候，即使对它们喂以高脂肪的食料，它们也不会胖起来。但是这些年过去了，科学家们尚未发现一种简单而准确的探测人类生物钟基因表达的方法。

在这篇文章中，研究人员通过对于四位参加检测的人的睡眠模式进行分析，并且从受试者的头皮或胡须上拔下的细胞中的基因表达水平进行了比较，发现这些参与研究的受试者觉醒期间基因表达达到了峰值，而且那些昼夜节律基因表达阶段出现最早的受试者也在早晨醒来得最早。

研究人员测试人类毛囊细胞中的生物钟基因表达是否反映了一个人的昼夜节律。这组科学家观察到受试者觉醒期间基因表达达到了峰值，而且那些昼夜节律基因表达阶段出现最早的受试者也在早晨醒来得最早。实地测试表明倒班工人的昼夜节律滞后于他们的生活方式大约5小时，这提示倒班工人可能在一种长期的“时差感”状态下工作。这组作者说，尽管昼夜节律生物钟基因早在10多年前就被发现了，科学家此前尚未发现一种简单而准确的探测人类生物钟基因表达的方法。

这种非侵害性的人类毛囊活检可能有助于科学家研究和治疗睡眠障碍以及与昼夜节律生物钟机能障碍有关的其他疾病的患者。

去年英美科学家找到控制生物钟基因，他们发现了实验鼠的大脑中操纵生物钟走向的基因“per1”，大脑中控制生物钟的那片区域叫做“视交叉上核”(SCN)，和所有的哺乳动物一样，人类大脑中SCN所在的那片区域也正处在口腔上腭上方，以现有的技术手段很难在人类大脑的那片区域做实验，因此此次研究只能在实验鼠身上进行。

经过多年不懈地找寻，研究人员在SCN区域找到了两种功能完全不同细胞，操控哺乳动物生物钟的“per1”基因就在找到的“生物钟细胞”中，而另一种“非生物钟细胞”的作用目前还不得而知。研究人员发现这两种细胞从傍晚时分才开始集中发射电脉冲，晚上停下来，第二天日出时再接着发射，在整个白天中SCN细胞都不会再发射电脉冲，而只是将其保持一个活跃性的状态。

按照这样的研究思路，不久就能制造出能有效缓解时差的药物，并进一步在癌症、情绪失常、老年痴呆和内分泌失调等与生物钟紊乱有密切联系的疾病的研究上取得突破性进展。除了在医学领域的巨大利用前景，了解大脑生物钟的运作原理和方式也能帮助飞行员、媒体从业人员等经常需要值夜班的人们保持清醒良好的精神状态。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Noninvasive method for assessing the human circadian clock using hair follicle cells

A thorough understanding of the circadian clock requires qualitative evaluation of circadian clock gene expression. Thus far, no simple and effective method for detecting human clock gene expression has become available. This limitation has greatly hampered our understanding of human circadian rhythm. Here we report a convenient, reliable, and less invasive method for detecting human clock gene expression using biopsy samples of hair follicle cells from the head or chin. We show that the circadian phase of clock gene expression in hair follicle cells accurately reflects that of individual behavioral rhythms, demonstrating that this strategy is appropriate for evaluating the human peripheral circadian clock. Furthermore, using this method, we indicate that rotating shift workers suffer from a serious time lag between circadian gene expression rhythms and lifestyle. Qualitative evaluation of clock gene expression in hair follicle cells, therefore, may be an effective approach for studying the human circadian clock in the clinical setting.