心血管疾病严重威胁着我国居民的健康。生物钟在心血管系统的生理过程中起着重要的调节作用，包括调节血压、心脏收缩和心率等。在环境周期信号的作用下，生物钟基因及其编码的蛋白质组成转录-翻译反馈环路，通过神经传导和体液途径实现信号输出，从而调节生物体的生理、生化和行为的昼夜节律。心血管疾病的发病时间具有昼夜变化的特点，一些生物钟基因表达的改变促进了心血管疾病的进展。该文介绍了心血管系统的昼夜节律，整理总结了高血压、动脉粥样硬化与心肌梗死等疾病中的相关生物钟基因及其分子机制。对昼夜节律和生物钟的研究为心血管疾病的预防和治疗提供了新思路。

生物钟对生物机体的生存与环境适应具有着重要意义,其相关研究近年来受到人们的广泛关注.生物钟的重要性质之一是内源节律的周期性,当前的研究认为这种周期性是由生物钟相关基因转录翻译的多反馈环路构成核心机制调控着近似24 h的节律振荡.哺乳动物的生物钟系统存在一个多层次的结构,包括位于视交叉上核的主时钟和外周器官和组织的子时钟.虽然主时钟和子时钟存在的组织不同,但是参与调节生物钟的分子机制是一致的.近年来,通过正向、反向遗传学方法和表观遗传学的研究方法,对生物钟的分子机制的解析和认知愈发深入.本文在简单回顾生物钟基因发现历史的基础上,重点从遗传学和表观遗传学两个方面,从振荡周期的角度,对哺乳动物生物钟分子机制的研究进展进行了综述性介绍,以期为靶向调节生物钟来改善机体的稳态系统的研究提供参考,同时希望能促进时间生物学领域与更多其他领域形成交叉研究.

生物钟是指周期性波动的生理节律,其分子模型的核心是转录翻译反馈环路,参与调控女性下丘脑-垂体-卵巢轴(HPO)基因的表达节律.哺乳动物的生物钟在排卵等生殖过程中发挥重要作用.卵巢颗粒细胞、卵泡膜细胞中均存在着节律基因,参与调控排卵相关基因的节律性表达.此外,正常的排卵过程依赖于HPO轴生物钟信号的同步化,这与下丘脑视交叉上核(SCN)自主神经信号、褪黑素等有关.中枢SCN与卵巢等外周组织生物钟的不同步,可影响其正常功能,导致排卵障碍等.其具体机制尚未完全阐明,本文就近年来该领域的研究进展做一综述,旨在为认识排卵及相关疾病的病因提供新的视角.此外,在辅助生殖技术和体外受精方案中使用调节生物钟的小分子药物或许能有效改善生育力,这可能是极具发展潜力的新兴领域.

地球的自转产生了以24 h为周期的昼夜节律,因此生物的生理过程和行为活动大都呈现一个近似24 h的周期节律改变,以适应环境的不断变化.昼夜节律在整体水平是一个系统性的调控,它的产生、维持和调控依赖于细胞内生物钟基因的震荡型转录翻译负反馈环路.研究表明,生物钟在卵巢动情周期和生殖系统发育过程中发挥重要作用.本篇综述主要阐述了自卵巢生物钟发现后的种种研究成果,包括卵巢生物钟对类固醇激素生成及排卵的影响,生物钟基因对生育能力的影响,以及生物钟调控与女性生殖系统疾病的相关性.

昼夜节律钟,也称“生物钟”,是机体适应地球自转的自我调控机制.昼夜节律系统包括中央和外周振荡器,由昼夜节律钟基因和蛋白组成的转录-翻译反馈环路调控.皮肤除受中央振荡器调控外,本身也具有强健的内在生物钟.人类和小鼠皮肤中基因存在节律变化.银屑病表现出节律紊乱的特征,昼夜节律紊乱可诱发或加重银屑病.基础研究证实昼夜节律钟核心基因对银屑病的免疫炎症反应和角质形成细胞增殖、分化具有调控作用.本文将对昼夜节律钟和银屑病的相关研究进行简要综述.

目的:了解调控生物钟的小分子化合物的研究进展,为生物节律干预策略的研究和相关药物的研发提供参考.方法:对钟基因的调控机制、调控生物钟的小分子化合物[如靶向蛋白激酶、靶向核受体、靶向隐花色素蛋白(CRY)、靶向时钟蛋白(CLOCK)]的作用机制及其筛选和鉴定方法进行综述.结果 与结论:生物体内与生物钟的发生和维持相关的基因被称为节律基因,包含钟基因和钟控基因两类.钟基因是维持生物钟节律的关键,其表达受到转录-翻译反馈环路的调控.钟基因表达失调将导致生物钟节律的减弱或紊乱,从而导致多种疾病的发生、发展.生物钟相关蛋白调控小分子化合物可靶向蛋白激酶参与的翻译后修饰,在生物钟的调控中具有重要作用,其突变可能参与了多种由生物钟紊乱所致的疾病;靶向核受体的小分子化合物可对癌细胞产生明显的细胞毒性效果,可为多效抗癌药的研发提供帮助;靶向CRY的小分子化合物可增强CRY稳定性和CRY-周期基因(PER)蛋白复合体对核转运类似蛋白1(BMAL1)-CLOCK的抑制作用,减少关键钟基因的表达,从而使患者胶质母细胞瘤干细胞发生周期停滞,引起凋亡增加;靶向CLOCK的小分子化合物是调控钟基因转录-翻译反馈环路的重要组成部分,其含量和活性能显著影响生物钟的稳定性和振幅强度.目前,对大多数小分子调节物质的研究仍停留在基础实验阶段,还存在对钟蛋白的精确调控存在困难,对BMAL1和PERs等关键钟蛋白的调节物的研究仍处于盲区等不足;而对已知调控生物钟的小分子化合物,进一步的修饰与改造、优化其药动学特性、减轻其不良反应,是该领域重要的研究方向.

心肌缺血再灌注损伤(MIRI)可导致缺血性心脏疾病患者心功能进一步下降,并严重影响预后.昼夜节律由分子转录翻译反馈环路产生,时钟基因Rev-erbα是生物钟的重要连接组成部分,是保证机体昼夜节律稳定的重要基因.Rev-erbα是一种由配体激活的转录抑制因子,可通过调节氧化应激水平、炎症反应、细胞自噬等机制影响MIRI,并在心肌梗死、冠心病等缺血性心脏疾病的发生发展中发挥重要作用.未来有望通过调节Rev-erbα增加机体对MIRI的耐受性,改善缺血性心功能不全患者的预后.

哺乳动物的昼夜节律是基因编码的分子钟在体内产生的一种以大约24 h为周期的生理现象,使机体的生理过程与外界环境的变化相协调,是对环境适应的一种表现.在哺乳动物中,繁殖生理功能受生物钟系统的调节.在下丘脑-垂体-卵巢(hypothalamic-pituitary-ovarian,HPO)轴的各组织中均已观察到生物钟基因的表达,各层次的生物钟相互协调和同步,维持正常的生殖行为.昼夜节律的产生、维持和调控依赖连锁的转录-翻译反馈环路(transcription-translation feedback loop,TTLs),它决定着下丘脑-垂体-卵巢(hypothalamic-pituitary-ovarian,HPO)轴每个组织中基因表达的周期和振幅.卵巢中生物钟接受下丘脑视交叉上核的神经内分泌调控,但其又具有自主性.环境因素引起的生物钟紊乱会严重损害雌性动物的生殖能力,导致一系列相关的卵巢疾病.另外,生物钟还与卵巢衰老密切相关.基于已有的研究,本文着重阐述卵巢生物钟在卵泡发育、排卵和类固醇生成的作用机制,以及生物钟与卵巢衰老的最新研究进展.还介绍了几种常见的由生物钟紊乱引起的生殖能力下降的卵巢疾病.

植物生物钟研究领域的科学家以模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)为主要研究材料,逐步建立起较为完善的生物钟调控机制,即多重互锁转录-翻译反馈环路模型.研究表明,生物钟调控保证了植物体内诸多生理生化和新陈代谢过程与环境因子的周期性变化同步,使植物能够更合理地配置物质和能量资源,确保其生存和繁衍.简而言之,生物钟极大地提高了植物的环境适应性.近些年来,生物钟相关研究成果在农业生产中已经显示出巨大应用前景,例如,生物钟核心组分在杂种优势、作物引种驯化和环境适应性中发挥了重要作用.从研究材料和方向上看,目前植物生物钟研究存在两个趋势:一是研究材料从拟南芥迅速拓展到各种重要作物;二是作物生物钟研究与其他领域,如开花调控、胁迫抗性和高产稳产等研究领域,发生了广泛交叉.本文系统阐述了作物生物钟研究的重要进展,探讨了该领域最新提出的时间栽培学概念,展望了将生物钟理论应用于农业生产实践的前景.

昼夜节律是自然界中普遍存在的生理现象,周期接近于24 h,以CLOCK、BMAL1、PER、CRY等核心生物钟基因的节律性表达为分子基础.大量研究表明,生物钟基因与睡眠关系密切,视交叉上核(SCN)作为中枢时钟启动节律后,形成一系列表达生物钟基因的转录翻译反馈环路(TTFL)调控机体的昼夜节律震荡,在睡眠稳态系统和生物钟系统的共同作用下,机体得以维持正常生命活动.中医学认为,人体的昼夜节律主要与阴阳消长、营卫二气运行有关,营卫与阴阳相贯、循行不休共为寤寐之枢机.文章通过分析生物钟基因调控昼夜节律的机制与阴阳、营卫学说和昼夜节律之间的关系,发现阴阳、营卫学说与生物钟基因的反馈循环机制之间互通互用,深入探索可以为中医药治疗睡眠障碍提供以生物钟为潜在机制的新靶点.