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科学家解读近期生物钟领域重磅级研究进展
来源:生物谷   发布者:ailsa   日期:2018-01-25  

【1】BMC Cancer: 生物钟能够提高癌症的治疗效果

DOI: 10.1186/s12885-017-3896-y

生物钟对于人体健康以及行为具有重要的作用,包括睡眠,耗能以及食物的代谢等等。如今,来自TAMU的研究者们发现生物节律能够为成年人神经胶质瘤的治疗提供新的希望。

研究者们发现一类蛋白质的时序性表达(与肿瘤的生长以及增殖之间存在相关性)在神经胶质瘤中遭到了破坏,作者认为这一发现有助于靶向治疗癌症,同时不会对周围的健康组织造成损伤。相关结果发表在最近一期的《BMC cancer》杂志上。

此前研究发现p38MAPK对于神经胶质瘤的恶化与迁移具有重要作用。在这一新的研究中,他们发现p38MAPK的表达在很多细胞中都会受到时序性调控,其中包括正常的胶质细胞。然而,作者发现这一调控特性在神经胶质瘤细胞中不复存在。“通过特异性地抑制某一时刻神经胶质瘤中MAPK的表达,使其与正常胶质细胞相似,我们发现胶质瘤细胞的侵染性得到了抑制”。

【2】Nat Cell Biol:重磅级成果!科学家解读癌细胞如何“重写”自身生物钟得以存活?

doi:10.1038/s41556-017-0006-y

近日,来自南卡罗来纳大学的研究人员通过研究发现,肿瘤细胞能利用未折叠的蛋白反应来改变生物钟(昼夜节律)从而促进更多肿瘤生长,相关研究结果刊登于国际杂志Nature Cell Biology上。

肿瘤为了生长和扩散,癌细胞就必须制造比正常水平更多的核酸和蛋白质,因此其就会不断自我复制,然而在能增加蛋白质合成的正常细胞和癌细胞中,一小部分蛋白质并不会进行合适地折叠,当其发生时,细胞就会激活未折叠蛋白反应(UPR,unfolded protein response),从而就能减缓新生蛋白的产生,同时一些错误折叠的蛋白也会重新进行折叠,最终,错误折叠蛋白的积累就会产生毒性诱发细胞死亡;然而癌细胞必须学会如何利用未折叠蛋白反应来减缓所需的蛋白合成,从而就能有效处理所积压的蛋白质,这或许就能帮助癌细胞在能杀灭正常细胞的环境下存活。

研究者J. Alan Diehl博士表示,通常我们能在肿瘤细胞中发现这种适应性的模式,肿瘤细胞所能干的事情就是利用细胞中已经存在的特殊通路来作为优势。然而目前研究者并不清楚癌细胞如何利用未折叠蛋白反应来影响昼夜节律,研究者发现,未折叠蛋白反应和昼夜节律能够联系在一起来调节细胞时钟,而且癌细胞也会利用未折叠蛋白反应来操控细胞的昼夜节律,从而使得癌细胞在能对正常细胞产生毒性的环境中存活。

【3】Nat Commun:突破!科学家阐明人类机体红细胞生物钟发生的机制

DOI:10.1038/s41467-017-02161-4

日前,一项刊登在国际杂志Nature Communications上的研究报告中,来自萨里大学和剑桥大学的研究人员通过研究揭开了机体红细胞昼夜节律发生的奥秘,同时他们还发现钾离子或许在红细胞昼夜节律的发生过程中扮演着关键角色。

红细胞和机体中其它细胞类似,其也有24小时的生物钟,即在白天和夜晚会发生细胞活性的改变,然而和其它细胞不一样的是,红细胞并不含有DNA,也就是说控制昼夜节律的“时钟基因”并不存在,截至目前为止,研究人员并不清楚红细胞的生物钟是如何被调节的。

利用一种名为介电泳(Dielectrophoresis)的新型技术,研究人员对人类机体中红细胞的电化学特性进行了研究,从而就深度分析了红细胞的生物钟发生机制;结果研究者发现,红细胞中钾含量的明显改变和细胞的昼夜节律发生直接相关,即在白天时候钾离子的水平会上升,夜间则会下降。

【4】Science:重磅!机体生物钟能够同微生物组相互作用来促进机体变胖

DOI:10.1126/science.aan0677

日前,一项刊登在国际杂志Science上的研究报告中,来自德州大学西南医学中心(UT Southwestern Medical Center)的研究人员通过研究阐明了肠道菌群如何同机体生物钟相互作用来促进机体脂肪的堆积。在对小鼠的研究中,研究人员表示,相关研究或有望帮助开发抵御肥胖的新型疗法;研究者发现,肠道微生物组(肠道菌群)能够通过侵入肠道内壁细胞中改变这些细胞的生物钟功能来调节机体对脂肪的摄入和储存。

研究者Lora Hooper说道,相关研究揭示了一种新型机制,即肠道微生物菌群能够调节机体组分,并且能够建立生物钟转录因子NFIL3作为微生物菌群、生物钟和宿主机体代谢之间的必要分子关联。人类的肠道中聚集着亿万个细菌,这些细菌菌群能够帮助机体消化食物、保护机体免于感染以及产生特殊的维生素;大量研究证据表明,肠道中的特定细菌能够促进机体体重增加,尤其是当我们摄入高脂肪、高糖分的西方模式饮食时。

肠道微生物组被认为是一种环境因素,其能够影响哺乳动物机体中能量的获取以及机体脂肪的积累,目前研究人员并不清楚控制机体微生物组和机体组分之间的关联,研究者Hooper长期培养着机体缺失微生物组的无菌小鼠品种,对这些小鼠进行研究或许就是一个新的研究出路。她表示,缺失微生物组的小鼠往往能够摄入更多高脂肪的西方模式的饮食。

【5】AJCN:进食生物钟推迟或会明显增加机体的体重指数

DOI:10.3945/ajcn.117.161588

如今在美国体重增长和肥胖被描述为一种流行病和一个复杂的问题,此前有研究人员发现饮食不良和体重增加、高体脂之间的关联;而且当天晚些吃饭(进食)被认为是一种引发体重增加的风险因素,然而研究人员并不清楚晚些进食对机体生物钟的影响。

近日,一项刊登在国际杂志The American Journal of Clinical Nutrition上的研究报告中,来自布莱根妇女医院的研究人员通过研究调查了体脂和体重指数、摄食时间及机体生物钟之间的神秘关联,这项研究中研究人员也是首次研究摄食时间和机体褪黑激素之间的关联,褪黑激素标志着睡眠的开始。

Andrew W. McHill博士表示,我们发现,和褪黑激素密切相关的摄食时间或许和个体较高的体脂百分比及体重指数直接相关,但同个体摄入食物的多少及组成并无关系;相关研究结果表明,当个体摄入卡路里时,相对于机体生物学时间或许要比实际的时间要更为重要一些。

【6】Cell:科学家证实低热量饮食通过生物钟重编程阻止衰老

doi:10.1016/j.cell.2017.07.042   doi:10.1016/j.cell.2017.07.035

研究衰老如何影响生物钟控制代谢通路的科学家们发现低热量饮食(low-calorie diet, 也译作低卡路里饮食)有助让这些能量调节过程运转,并且有助让身体更加年轻。

在一项新的研究中,美国加州大学尔湾分校表观遗传学与代谢中心主任Paolo Sassone-Corsi和同事们揭示出作为生理衰老(physiological aging)的结果,生物钟(或者说昼夜节律)如何发生变化。这种生物钟控制的直接与这种衰老过程相关联的通路是建立在细胞内高效的能量代谢的基础上的。相关研究结果发表在2017年8月10日的Cell期刊上,论文标题为“Circadian Reprogramming in the Liver Identifies Metabolic Pathways of Aging”。

Sassone-Corsi团队获得相同的一组小鼠在6个月大和18个月大时的肝脏组织样品,随后开展测试。细胞内的能量代谢处于精准的生物钟控制之下。

【7】Curr Biol:重磅!科学家鉴别出能控制大脑“生物钟”的特殊神经元

DOI: 10.1016/j.cub.2017.06.084

近日,一项刊登于国际杂志Current Biology上的研究报告中,来自弗吉尼亚大学的研究人员通过研究发现,大脑中能够产生快乐信号神经递质多巴胺的神经元或许能够直接控制大脑的昼夜节律中心(生物钟),而该区域能够帮助调节机体的饮食周期、代谢及醒睡周期,从而影响机体适应时差和轮班的能力。

研究者Ali Deniz Guler教授表示,这项研究中我们鉴别出了和昼夜节律中心相联系的多巴胺神经元,这对于我们开发特殊靶向药物来治疗时差和轮班工作给机体带来的不适感,以及多种危险的病理学症状或许非常有帮助;科学家们希望经过了数十年的研究来帮助机体的昼夜节律系统与不停变化的工作状态及不同变化的时间相同步,阐明产生多巴胺的神经元和大脑昼夜节律中心之间的关联或许能够帮助研究人员利用疗法靶向作用这些神经元来缓解旅行者和夜班工作者的不适感,尤其是一些失眠症的患者。

睡眠障碍和异常的昼夜节律会影响大脑和其它器官的健康,而且还会使得涉及异常多巴胺神经递质的很多疾病的症状恶化,包括帕金森疾病、抑郁症、注意缺陷/多动症、双相情感障碍、精神分裂症和药物成瘾性等。研究者Guler说道,理解产多巴胺神经元以及其同机体生物节律之间的关系可能会有很长的一段路要走,但后期我们还会通过更深入地研究来进行探索,开发有效缓解严重病理学表现引发的副作用的新型疗法。

【8】Curr Biol:改变用餐的时间能够起到调节生物钟的效果

doi:10.1016/j.cub.2017.04.059

最近一项研究发现,通过改变吃饭的时间能够起到调节体内生物钟的作用,这一发现揭示了摄入食物的时间与生物节律之间的关系。

虽然此前研究已经发现营养、代谢以及生物钟之间的关系,但这一研究补充了很多细节方面的东西。

来自英国Surrey大学的研究者们通过研究发现,虽然吃饭时间的改变不会影响主要的机体生物钟的变化,比如我们睡觉的时间,但缺失会引起我们体内血糖水平的循环。

【9】Immunity 重磅!生物钟控制淋巴细胞运动及免疫反应强度

DOI:10.1016/j.immuni.2016.12.011

慕尼黑大学(LMU)的研究人员首次发现生物钟可以控制淋巴细胞运动,因此一天中不同时间点免疫系统对病原体产生的免疫反应强度不同,这可能有助于优化疫苗的使用。

淋巴细胞在身体适应性免疫过程中发挥着重要作用,而适应性免疫对识别和清除细菌及病毒病原体至关重要。淋巴细胞在血液和淋巴系统中循环,并且它们根据生理节律运动,这种节律与日夜交替同步,周期接近24小时。LMU的生理学家Christoph Scheiermann和David Druzd在最新一期《Immunity》上发表研究表明一天中不同时间点的适应性免疫反应的强度不一样。他们是合作研究中心914的成员,这个中心由德国科学基金会(DFG)资助,致力于分析白细胞在人体内的运动模式。

受欧洲研究委员会启动研究基金和DFG的资助,Christoph Scheiermann博士开始研究这些细胞如何在身体内循环以监视入侵的病原体及病变的细胞,以及淋巴细胞运动如何调节免疫反应。

【10】维持我们生物钟的竟然是大脑中的这些填充物?

doi:10.1016/j.cub.2017.02.03

科学家们发现,曾经被认为只是简单地为神经元占位的脑细胞实际上可能在帮助调节昼夜节律行为方面发挥重要作用。

星形胶质细胞是一种神经胶质细胞–即通常被称为“神经系统的胶水”的、为神经元提供支撑和保护的支持细胞。 但是一项新的研究表明,星形胶质细胞不仅仅是间隙填充剂,而且它对于保持我们身体的内部时钟是至关重要的。

长期以来,科学共识长期认为我们的内部时钟是由视神经核(SCN)控制的,这是由约20,000个神经元组成的下丘脑脑区域。 但同一区域约有6000个星形星形胶质细胞,其功能从未得到充分的解释。

现在,圣路易斯华盛顿大学的一个团队已经成功对小鼠中的星形胶质细胞进行独立控制--通过改变星形胶质细胞,科学家们能够减慢动物的时间感。

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