综述:昼夜节律对血管功能的调控:代谢作为分子机制与临床意义的桥梁

【字体: 时间:2025年09月10日 来源:Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Basis of Disease 4.2

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  这篇综述系统阐述了昼夜节律(circadian rhythm)通过BMAL1/CLOCK核心时钟基因调控血管代谢(如脂噬lipophagy、二硫化物死亡disulfidptosis)的分子机制,揭示了生物钟紊乱与高血压、动脉粥样硬化的关联,并提出基于时间治疗学(chronotherapy)和光周期同步的干预策略,为血管代谢疾病的精准医疗提供新思路。

  

昼夜节律对血管稳态和重塑的影响

昼夜节律通过时空特异性调控血管壁中Bmal1、Cry1和Per1等核心时钟基因的表达,动态影响血管张力。研究表明,Bmal1在血管外膜午夜的表达最强,而正午则转移至内皮和平滑肌层。这种振荡模式直接关联到血管紧张素转换酶活性的昼夜波动,导致血压呈现"昼高夜低"的生理特征。在Bmal1基因敲除小鼠中,这种节律性血压波动消失,同时伴随血管内皮一氧化氮合酶(eNOS)活性降低和活性氧(ROS)积累。

代谢作为血管生物钟的反馈回路

血管细胞中NAD+-SIRT1-PER2轴构成典型的代谢-生物钟对话机制:NAD+水平昼夜波动通过激活SIRT1去乙酰化酶,促进PER2蛋白稳定性,进而强化时钟振荡。值得注意的是,AMPK-CRY1信号通路在血管平滑肌细胞中表现出独特的代谢传感功能——AMPK磷酸化CRY1后,可抑制糖酵解关键酶PFKFB3的转录,这种调控在糖尿病血管病变中显著失调。

昼夜节律-代谢互作在血管细胞死亡中的作用

新发现的程序性死亡通路与生物钟紧密耦合:

  1. 1.

    脂噬(lipophagy):LC3-II介导的脂滴自噬在ZT4-ZT8阶段(活跃期)达到峰值,REV-ERBα通过抑制LIPG基因表达调控该过程,节律紊乱会导致血管壁脂质沉积

  2. 2.

    二硫化物死亡(disulfidptosis):氧化应激诱导的SLC7A11二聚化在ZT16-ZT20(静息期)最活跃,此时NADPH/NADP+比值降低使血管细胞对氧化损伤更敏感

  3. 3.

    时钟ophagy:缺氧诱导因子HIF-1α在生物钟失调时异常积累,通过直接激活BNIP3启动子诱发线粒体自噬

针对血管代谢的昼夜节律干预策略

临床转化方向包括:

  • 时间治疗:ACE抑制剂在ZT10给药可使降压效果提升30%

  • 光周期调控:蓝光过滤镜可改善轮班工作者内皮功能(FMD增加15%)

  • 小分子调节剂:REV-ERBα激动剂SR9009能恢复糖尿病小鼠血管PER2振荡

  • 营养干预:限时进食(TRF)显著降低ApoE-/-小鼠动脉斑块负荷

结论与展望

昼夜节律通过代谢重编程精确调控血管细胞命运,这种调控具有细胞类型特异性(内皮细胞vs平滑肌细胞)和血管床异质性(大动脉vs微循环)。未来研究需聚焦单细胞水平的时空代谢图谱解析,以及开发针对不同血管疾病的相位特异性治疗方案。

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