同期两篇《Cell》:皮肤和肝脏有独立于大脑的“时钟”!

【字体: 时间:2019年06月05日 来源:生物通

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  白天,我们会经历一系列生理、心理和行为的变化,即昼夜节律。这些变化是由位于大脑中心,下丘脑的中央时钟控制的。这个时钟负责同步我们的组织,以确保它们的功能是协调的,并在同一个时钟下一起工作。

  


生物医学研究所(IRB,巴塞罗那)的科学家的研究结果显示,尽管每个组织都从中央时钟接收信息以协调其功能,但每个组织也有能力独立地对光的变化做出反应,并感受白天和夜晚之间光强度的变化。

这项研究发表在Cell杂志上的两篇论文中,证实了这种自主性,这使得我们的组织即使在身体另一个组织濒临衰竭的时候也能保持最小的功能。“这些研究结果可能与衰老和疾病特别相关,在这些疾病中,人们曾认为高度的组织依赖性将导致机体的普遍恶化,”巴塞罗那IRB干细胞和癌症实验室主任Salvador Aznar Benitah说。

到目前为止,还没有合适的动物模型能够测试调节我们所有器官和组织的时钟是否由大脑协调,或者正如已经观察到的那样,这些器官和组织是否能够直接对每天发生的循环环境变化做出反应。这项研究是由巴塞罗那IRB与美国加州大学欧文分校的Paolo Sassone Corsi团队合作完成的,他们得益于一种使研究人员能够将每个组织的通讯与其他组织分隔开来的新小鼠模型。

本文的第一作者,博士后学者Patrick Simon Welz和“La Caixa”博士生Valentina María Zinna(他们均在巴塞罗那IRB工作),比较了这种小鼠模型其中的健康小鼠和中央时钟受损小鼠的表皮和肝脏的昼夜节律,该模型不同组织之间没有交流。确认了这两个组织对随时间推移而发生变化的光照有自主性。

中央时钟与整个身体通讯

如前所述,虽然每个组织都是自主的,但这并不意味着没有与身体其他部分的交流。“我们证实了中枢时钟与大脑和身体其他部分的通讯,提供有用的信息来确保身体其它部分的正确功能,例如,通知胃肠道、肝脏和胰腺是时候吃饭了,并让它们为消化做好准备。但当这种交流失败时,每个器官都能知道现在是什么时间,从而自觉地完成它们的基本功能,”ICREA研究人员Salvador Aznar Benitah说。

“我们的结果对健康有重要影响,”Aznar Benitah说。“我们现在的生活方式让黑夜暴露在光明中。鉴于每个器官都能独立地对光做出反应,白天应该发生的身体功能在晚上发生的话,这种每天的时段差或社会时差可能导致早衰和某些病理疾病。”

原文检索:
1.BMAL1-Driven Tissue Clocks Respond Independently to Light to Maintain Homeostasis. Cell(2019) DOI: 10.1016/j.cell.2019.05.009

2.Defining the autonomy of the liver circadian clock. Cell (2019) DOI: 10.1016/j.cell.2019.04.025

(生物通:伍松)


 

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