Science转化医学：时机决定寿命

　　

生物通报道：宾夕法尼亚大学的科学家们发现，小鼠发育过程中缺乏一个关键的生物钟基因会显著加速衰老和缩短寿命，但如果基因敲除发生在出生以后就不会有这样的效果。这项研究发表在二月三日的Science Translational Medicine杂志上。

Garret A. FitzGerald领导研究团队构建了只在成年后缺失BMAL1的条件性敲除小鼠，并将这些小鼠与发育时缺乏BMAL1的常规敲除小鼠进行比较。研究显示，这两种小鼠的生物钟都出现瘫痪，基因表达、行为和血压丧失正常的节律。常规BMAL1敲除会显著加速小鼠衰老，缩短它们的寿命。但条件性BMAL1敲除小鼠的寿命、生育力和一些衰老指标仍保持正常。

进一步研究表明，常规BMAL1敲除改变了许多非生物钟基因的表达。“虽然Bmal1基因很早就有表达，但它的表达水平直到发育后期才开始振荡。因此，在发育早期删除这个基因会产生与生物钟无关的脱靶效应，”文章第一作者Guangrui Yang博士说。常规BMAL1敲除被广泛用于生物钟的功能研究，研究人员的发现将促使人们反思这类研究得出的结论。

“Bmal1表达时机对小鼠寿命的重要影响，让我们不禁想起了Barker假说。该假说认为胎儿所处的环境会影响其出生后的健康和寿命，”FitzGerald说。“人们普遍认为Barker假说反映了母体环境对胎儿的表观遗传学影响，比如吸烟、酗酒或环境毒素。从我们的发现来看，这些环境因素出现的时机对胎儿也很重要。”

为了适应地球自转引起的昼夜改变，地球生物会通过生物钟调控自己的活动。生物钟周期与地球自转周期相符，大约是24小时。那么，这个周期到底是怎样决定并执行下来的呢？2015年6月Science杂志发表的一项研究表明，地球的自转周期（24小时）铭刻在生物钟蛋白KaiC的原子结构上。这种蛋白在蓝藻中表达，是直径10 nm的小分子。（更多信息请参见：Science：生物钟是怎样设定的）

2014年11月斯坦福大学的科学家们在Science发表文章指出，当昼夜节律被破坏时大脑的视交叉上核（SCN）会干扰学习和记忆能力。SCN含有控制哺乳动物昼夜节律的生物钟，研究人员发现这一结构在学习和记忆中起到了重要作用。他们切除了受损的SCN，结果使仓鼠的记忆能力完全恢复。（更多信息请参见：Science：生物钟紊乱影响你的记忆力）

众所周知，生物钟是很难抗拒的。举例来说，跨越多个时区的长途飞行会导致痛苦的时差反应。Science Translational Medicine杂志发表的一项研究显示，改变生物钟也许并没有那么困难，我们只需要在适当的时间喝一杯咖啡。研究人员指出，在上床睡觉前几个小时摄入咖啡因，会使生物钟延迟半个多小时，甚至导致第二天也难以入睡。（更多信息请参见：Science转化医学：千万别小看一杯咖啡）

生物通编辑：叶予

生物通推荐原文：Timing of expression of the core clock gene Bmal1 influences its effects on aging and survival