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感恩节特献,听妈妈的话,早睡早起身体好

已有 4997 次阅读 2011-11-25 19:29 |系统分类:科研笔记| initial

“早睡早起身体好”很显然是老生常谈,现代都市人很显然也知道黑白颠倒的生活让自己憔悴,但是武装着科学理性精神的亲们内心始终秉持着一个信念:“哼,玄妙的保健养生,民科!”不过很不巧,这回民科有理。
 
探究生物钟与水嫩肌肤之间潜在关系,再添科研重炮!生物钟紊乱将导致组织提前老化、催生皮肤癌发生。而健康的生物钟将会延长皮肤长期自我更新的能力,同时降低皮肤癌发生几率。

来自基因组调控中心(Centre for Genomic Regulation, CRG)的癌症与皮肤稳态(Epithelial Homeostasis and Cancer)团队11月在《Nature》杂志发表相关研究指明生物钟调节着皮肤干细胞的正常功能。[1] 

皮肤干细胞的重要功能在于维护皮肤组织细胞更新,每天都产生出新细胞来替代皮肤上老死的细胞。另外,皮肤暴露在对人类有潜在威胁的各样环境中,比如艳阳高照时的紫外线、无孔不入的细菌和病毒。皮肤作为人体免疫的第一道天然屏障,担负起保护机体免受这些潜在威胁的另一重任。



生物钟,即昼夜节律,感知机体周围昼夜环境,从而控制着机体活动以及生化代谢过程。该研究发现皮肤干细胞的活动受到机体生物钟的调控。Bmal1Period1/2基因负责调控昼夜节律。通过对这些基因的基因调控(无外乎就是knock-out以及rescue)确实发现生物钟对皮肤干细胞有重大影响。扰乱生物钟后,可增值细胞的情况更是一落千丈。
 生物钟的紊乱会导致可增值细胞(proliferating cell)数量降低。Bmal1基因正常表达时可增值细胞数量较多(如左图红色箭头所示);而该基因被沉默后可增值细胞则较少(如右图红色箭头所示)

当然生物钟调控皮肤细胞正常功能维持,这个故事还需要结合另外一项发表在PNAS的研究来补充——DNA修复(DNA Repair)与DNA复制(DNA Replication)的稳态。对人而言,在工作的白天DNA更倾向于发生DNA复制;到了休息的晚上,DNA则倾向于发生DNA修复。[2] 

图示DNA修复概率、时间、癌症发生几率之间关系
 
烈日炎炎下的紫外照射容易促发皮肤癌。在紫外爆棚的的晌午,分子水平DNA更容易遭受损伤(DNA Damage),外加高频率的DNA复制,皮肤干细胞的更新能力会削弱,皮肤干细胞质量下降,显然机体不能容忍这种细胞,因而细胞水平上细胞复制不能太疯狂;在惬意舒适的傍晚,分子水平DNA修复发生频率很高,细胞质量得到恢复,此时生物钟发出指令,才允许细胞发生细胞复制,替换损伤的细胞以及更新老死的细胞。

参与研究的Salvador Aznar Benitah介绍:“生物钟在时间上给皮肤干细胞精准的调控。整个系统将会根据昼夜时间以及随之带来的不同潜在威胁制定应对策略,以最大限度降低DNA损伤的积累,维持正常细胞DNA功能。可以预想一旦这种控制丧失,干细胞将会积累DNA损伤进而加速细胞衰老、催生癌症发生。"[3] 

生物钟确实在指导着细胞行为,进而最大限度保证细胞年轻,可以称作生物钟常青系统。而科学研究总是好玩的,还是这个团队,提出了一个逆向研究策略。基于残酷的事实,随着人们不可逆的变老,生物钟的调控准度和力度不可避免地慢慢消退。为什么会这样?还需要更多研究来探知。如果成功知道生物钟常青系统是如何被岁月消磨,如果成功知道时间这把杀猪刀如何泯灭生物钟常青系统,也许我们可以构建出强有力的生物钟常青辅助系统,让机体重新获得年轻时的修复能力;甚至脱离生物钟约束,直接构建常青系统,让都市人尽情享受黑白颠倒的生活。

能不能实现“返老还童”不敢保证,但是肯定可以保证的是实现“返老还童”前我们肯定都老死了,不过我们至少可以帮帮经常来回飞时区的商务人士、没日没夜悉心呵护病人的白衣天使、手指在键盘上跳一支不眠舞的程序猿……也许我们构建的生物钟常青辅助系统,可以让他们在饱尝工作压力蹂躏,得到些许人文关怀,减少岁月在面容上刻下的伤痕。

--后记
在这个幻想生物科学装置没有做出来之前,熬夜坏处多多[4] ,亲们还是早睡早起比较好。毕竟充足的睡眠让外表更迷人。

 
图示同一个小哥,左图只睡5小时并保持清醒31小时后之素颜,右图则是晚11点前入睡早七点起之素颜

--end&&reference
[1] Peggy Janich, Gloria Pascual, Anna Merlos-Suárez, Eduard Batlle, Jürgen Ripperger, Urs Albrecht, Karl Obrietan, Luciano Di Croce, Salvador Aznar Benitah. The circadian molecular clock creates epidermal stem cell heterogeneity. Nature, 2011; DOI: 10.1038/nature10649

[2] Shobhan Gaddameedhi, Christopher P. Selby, William K. Kaufmann, Robert C. Smart, Aziz Sancar. Control of skin cancer by the circadian rhythm. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2011; DOI: 10.1073/pnas.1115249108





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2 陈小润 齐伟

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