喂食时间会影响小鼠肝脏的生物钟

研究人员在4月16日的《细胞报告》中报告说，进食的时间是促进小鼠肝脏大部分基因节律性表达的主要因素。结果表明，节律性摄食驱动的全身信号显著促进了肝脏代谢功能和基因表达的节律性，但与肝脏和时钟无关。

“与该领域目前流行的模型相比，我们的研究结果表明，喂食时间不仅仅是同步不同器官中的分子钟——它们实际上可以与时钟平行地调节节律基因的表达，”高级研究作者杰罗姆说。在德州农工大学实验室研究哺乳动物生物钟的梅内特说。“这导致了一个有趣的假设，即在一天中错误的时间进食，如在轮班工人中流行，会使有节奏的基因表达失去同步，导致发病。”

几乎每个哺乳动物细胞都有一个分子生物钟，可以驱动节律基因的表达，协调新陈代谢、生理和行为的日常循环。这些时钟由位于大脑结构中称为视交叉上核(SCN)的主昼夜节律起搏器同步。SCN使用多种线索，如神经元信号、激素分泌、体温和食物摄入节律，来同步位于身体各个器官的外周时钟，并确保它们正确地携带到环境中。

人们认为，嵌入式外周时钟以自主方式调节节律基因的表达，即控制生物过程节律性的组织特异性昼夜节律转录程序在每个细胞中独立启动。与目前的模型相比，新的发现表明，节律性食物摄入极大地促进了节律性基因的表达，但与肝脏中的细胞自主分子钟无关。

为了研究节律性食物摄入在昼夜节律生物学和节律基因表达中的作用，梅内和他的团队在晚上或以不受限制的方式有节奏地喂养小鼠五周，然后在一天的不同时间收集小鼠的肝脏，并检查肝脏基因的表达。

与无限制喂养相比，心律失常喂养破坏了循环肝脏基因表达70%的振荡，但不影响肝脏内的核心分子钟。此外，食物摄入的时间调节肝脏中的许多代谢途径，包括涉及胆固醇和糖原合成的代谢途径。总之，研究结果表明，SCN中的主生物钟不仅用于同步外周生物钟，还能更广泛地促进全身的昼夜节律转录过程。

在未来的研究中，Menet和他的团队将研究食物摄入的时间是否可以调节节律蛋白的产生和各种组织中节律基因的表达。未来研究的另一个问题是SCN驱动的其他线索，例如体温是否会驱动外周时钟中节律基因的表达。

目前，新发现对健康的影响尚不清楚。时钟中断与衰老、治疗反应的变化、肥胖、糖尿病、精神健康障碍和癌症有关。研究作者说，这些影响可以通过控制食物摄入的时间来改善。“但我们不应该认为，因为我们已经观察到小鼠肝脏中有节奏的食物摄入的强烈影响，这也适用于其他小鼠组织，甚至人类肝脏，”Menet说。

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