科學人 發行日期:2015/04 刊號:158
分享| 分享至新浪微博 分享至facebook 分享至PLURK 分享至twitter

時間生物學 五臟六腑 各有時鐘

撰文/蘇馬(Keith C. Summa)、涂瑞克(Fred W. Turek) 翻譯/潘震澤

 重點提要

■控制人體內許多生理活動運作時間的主要時鐘,位於腦部深處。 ■過去幾年,研究人員在肝臟、胰臟以及其他器官或組織的細胞內,也發現了區域性時鐘。 ■經常在錯誤的時間內進食或睡覺,會使得這些周邊時鐘的週期與腦中主導時鐘的週期不同步。 ■越來越多研究顯示,混亂的生理時鐘容易讓人罹患肥胖、糖尿病、抑鬱及其他疾病。把體內各生理時鐘重新正常化,有助於身體恢復健康。   任何人搭飛機以900公里時速朝東或向西飛數小時,都會親身體驗因體內生理時鐘與所處時區不一致造成的時差。時差可能要一星期才調得過來,這是由腦部深處的主導時鐘決定,看是需要撥快還是撥慢,才能與外在時間同步。在過去幾年,科學家驚訝地發現,除了位於腦部的主導時鐘,身體還仰賴位於肝臟、胰臟與其他器官(甚至包括脂肪組織)等多重區域的周邊生理時鐘。這些周邊時鐘如有任何一個與主導時鐘不同步,可能引發肥胖、糖尿病、抑鬱或其他疾病。   我們兩位作者都致力於探討周邊時鐘作用的機制,並找出調節它們活性的基因。第一個時鐘基因是1984年在果蠅身上選殖分離出來的;1997年,作者之一涂瑞克參與了另一個時鐘基因的選殖與鑑定,那是第一個在哺乳動物身上發現的時鐘基因。目前,全球各地的研究人員已經發現了幾十個生理時鐘的相關基因,包括以時鐘(Clock)、週期(Per,period縮寫)以及永恆(Tim,timeless縮寫)為名的基因在內。   我們實驗室的研究使用的是小鼠模式,然而各種日變時鐘基因在許多生物中都有發現,從細菌、果蠅到人類等,在演化關係相當遙遠的物種中找到的這些基因,許多看起來都很類似,代表它們在演化過程中對生存扮演了重要的角色。   到目前為止,最大的進展是解開了這些生理時鐘在新陳代謝疾病中扮演的角色。新陳代謝是身體把食物轉換成能量並儲存起來以供日後使用的整個過程(其中讓人驚訝的發現,包括進食時間對體重增加的影響似乎與進食內容同樣重要)。當然,日變節律並不能解釋這些複雜情況的所有層面,但如果我們忽視體內各種生理時鐘的存在,受害的是自己的健康。有關這些節律的知識正快速累積中,並可能澈底改變疾病的診斷與治療方式,以及人類維持健康的能力。
1