Cell发布重要成果：肝脏大小居然白天和晚上不一样

　　

生物通报道：几年前，瑞士日内瓦大学的Ueli Schibler教授研究组意外的发现小鼠的肝细胞在夜晚要比白天大，为了探寻其中的奥秘，Schibler教授经过多年的研究，不仅证实了肝细胞大小在一天当中会出现变化，而且对于夜晚活动的小鼠来说，它的肝脏在夜晚也是最大的。这些细胞和器官尺寸的变化与喂食周期有关，同时也伴随着蛋白水平的增加，以及核糖体组装。

这一研究成果公布在5月4日的Cell杂志上。

小鼠肝细胞在白天结束时最小（左），在夜晚是变大（右）

加州大学圣克鲁斯分校的Carrie Partch（未参与这项研究）评价道，“这是一项基础研究。核糖体是一台通用机器，如果能有一个时钟控制它的组装，调节它的活性，那就真是令人激动。”

在这项研究中，Schibler和同事们发现在晚上肝细胞会胀大，然后白天又会收缩。但这种变化只是当研究人员在夜晚喂食小鼠时才出现。如果在白天喂食小鼠，小鼠活动较少，这种清晰的节律就会消失。

这种细胞周期似乎会影响整个肝脏。在动物活动期结束时，夜间喂养的小鼠的肝脏要比非活动期间大将近一半。研究人员在日饲小鼠或其它器官中都没有观察到这种模式。

当研究小组分析RNA和蛋白质丰度的时候，也发现了类似的模式——在夜间喂食的小鼠整个活动期间这两者水平都出现了上升。相比之下，白天喂养的小鼠中RNA和蛋白质的水平没有变化，所有动物的DNA水平都是保持不变，因此表明肝细胞数并没有发生昼夜变化。

来自宾夕法尼亚大学的Mitchell Lazar说：“我们认为肝脏具有相对稳定的大小，但这项研究却明确的表明，肝脏大小具有昼夜节律。这个现象非常吸引人……还有这是什么原因也很吸引人。”

研究人员发现，在夜间喂养的小鼠，它们的翻译效率在活跃期中会增加，肝细胞中的核糖体会积累，并在夜晚结束时达到峰值。但是前mRNA和前核糖体RNA（rRNA）合成在24小时内保持恒定，这表明rRNA积累的节律在转录后受到调控，也许是在白天核糖体会降解。Schibler研究组还发现一种rRNA前体能以昼夜节律的方式聚腺苷酸化，靶向3'-5'核外来体复合物。

令人惊讶的是，当研究人员敲除了一个调控中枢昼夜节律的基因之后，分析小鼠肝脏中18S rRNA前体的多聚腺苷酸化，居然发现昼夜节律没有太大改变。这一发现表明喂食禁食周期在决定rRNA多聚腺苷酸化和核糖体积累方面，要比主调控因子发挥更重要的作用。

“我们目前还不清楚光循环如何与喂养周期相配合，”Schibler说，“这可能更困难，但找到这些节律的功能也很重要。”

他补充说：“这种机制很可能与人类也相关”，Schibler认为肝脏的解毒功能受到器官昼夜节律的影响，这可能会影响通过肝脏加工的药物的功效。他认为这对于未来的研究具有重要影响，还需要更多人参与研究。

（生物通：万纹）

原文检索：

F. Sinturel et al., “Diurnal oscillations in liver mass and cell size accompany ribosome assembly cycles,” Cell, doi:10.1016/j.cell.2017.04.015, 2017.