持续光照或黑暗环境对松果体昼夜节律调控机制的挑战性研究

为探究持续光照(LL)或黑暗(DD)对松果体生理功能的长期影响，研究人员通过监测大鼠P21至P90期间关键节律基因转录水平发现：LL和DD均导致昼夜活动模式从双相转为自由运转，褪黑素合成酶基因和肾上腺素受体基因的昼夜表达特征消失。LL显著抑制核心时钟基因表达并伴随线粒体生物合成(PGC-1α)、线粒体动力学(DRP1)相关基因上调及ATP升高，而DD仅引起时钟基因表达相位偏移并降低ATP。PCA分析揭示生物钟与线粒体功能存在密切关联，LL组升高的皮质酮水平提示其可能比DD造成更严重的节律应激。

　　

松果体通过分泌褪黑素(melatonin)响应光暗循环变化来协调机体昼夜节律。这项研究通过将大鼠从出生后21天(P₂₁
)至90天(P₉₀
)暴露于持续光照(LL)、持续黑暗(DD)或正常光暗循环(LD对照组)，揭示了极端光照条件对松果体分子钟的深远影响。

实验显示，LL和DD环境使大鼠自主活动从典型的双峰模式转变为自由运转模式。与LD组相比，血清褪黑素水平及合成关键酶(AANAT、HIOMT)和肾上腺素受体(ADRB1/2)基因的昼夜波动特征消失。更值得注意的是，核心时钟基因(Bmal1、Per2、Cry1)的表达谱发生显著改变：LL使基因表达振幅衰减甚至完全平缓，而DD仅导致表达峰值相位延迟。

在LL条件下，时钟基因紊乱伴随着线粒体功能相关基因的戏剧性变化——线粒体生物发生调控因子(PGC-1α)、线粒体自噬标志物(LC3-II)和分裂蛋白(DRP1)转录水平上升，最终导致ATP产量增加。相反，DD组ATP水平下降。通过主成分分析(PCA)发现，时钟基因与线粒体功能基因形成特征性聚类，证实了生物钟与能量代谢的紧密耦合。

特别值得关注的是，LL组血液皮质酮(corticosterone)浓度显著升高，这可能是持续光照导致松果体承受更大节律压力的关键因素。该研究不仅揭示了环境光照扰动通过"时钟基因-线粒体轴"影响松果体功能的分子机制，更为理解现代社会中光污染导致的生物节律紊乱提供了重要理论依据。