作为人体最大的器官,骨骼肌既是运动的原动力,又在维持机体代谢稳态中发挥着重要作用.正常的骨骼肌生理功能对于机体健康至关重要.生物钟系统是骨骼肌功能的重要调节机制,通过调控骨骼肌中生物钟基因及钟控基因的节律性表达维持骨骼肌生成、运动、代谢等功能正常运行.近些年研究发现低氧作为生物钟重置的新信号,能与生物钟系统互作,因而具有调控骨骼肌功能的巨大潜力,但其机制目前尚不明确.本文对相关研究进展进行综述,探究低氧与生物钟互作及调控骨骼肌功能的潜在机制,以期为防治低氧环境下的昼夜节律紊乱及骨骼肌功能下降提供理论依据.

目的 基于cAMP/PKA/CREB通路探讨柴胡皂苷A对失眠大鼠的改善作用及机制.方法 将 75 只SD大鼠随机分为空白组、模型组、柴胡皂苷A低剂量组(0.625 mg·kg-1)、柴胡皂苷A高剂量组(2.500 mg·kg-1)、艾司唑仑组(0.1 mg·kg-1),每组 15 只.采用腹腔注射苯丙氨酸(PCPA,0.1 mg·kg-1)复制失眠大鼠模型.观察大鼠一般情况及昼夜节律;采用戊巴比妥钠翻正实验测定大鼠睡眠潜伏期及睡眠持续时间;观测大鼠睡眠时相,记录慢波睡眠第 1 期(SWS1)、慢波睡眠第 2 期(SWS2)、快速眼球运动睡眠期(REMS)时长以及总睡眠时长(TST);qRT-PCR法测定下丘脑节律基因Clock、Bmal1 mRNA及钟控基因Rev-erbα、Rorα mRNA的表达水平;免疫荧光法测定海马组织NeuN表达水平;ELISA法测定脑组织中的cAMP水平;Western Blot法测定脑组织中Clock、Bmal1、Rev-erbα、Rorα及cAMP/PKA/CREB通路相关蛋白表达水平.结果 与空白组比较,模型组大鼠昼伏夜出的节律紊乱,极度兴奋,易激惹,睡眠减少;睡眠潜伏期明显延长(P＜0.05),睡眠持续时间及SWS1、SWS2、REMS、TST均明显缩短(P＜0.05);神经元排列紊乱,NeuN阳性神经元IOD值明显降低(P＜0.05);脑组织 Clock、Bmal1、Rev-erbα、Rorα mRNA 及蛋白表达水平明显降低(P＜0.05);脑组织cAMP、p-PKA/PKA、p-CREB/CREB蛋白表达水平明显降低(P＜0.05).与模型组比较,给药组大鼠的攻击性明显减弱,昼伏夜出有节律性,活动减少,睡眠增多;睡眠潜伏期明显缩短(P＜0.05),睡眠持续时间及SWS1、SWS2、REMS、TST均明显延长(P＜0.05);神经元排列紊乱情况有所恢复,NeuN阳性神经元IOD值明显升高(P＜0.05);脑组织Clock、Bmal1、Rev-erbα、Rorα mRNA及蛋白表达水平明显升高(P＜0.05);脑组织cAMP、p-PKA/PKA、p-CREB/CREB蛋白表达水平明显升高(P＜0.05).结论 柴胡皂苷A可能通过激活cAMP/PKA/CREB通路改善失眠大鼠的昼夜节律.

昼夜节律是在一系列生物钟基因(bmal1、clock、cry、per)和钟控基因(rev-erba、rora、dbp、tef hlf等)的转录和翻译调控环路、翻译后修饰和降解机制的周期性驱动下,机体的生理、生化、行为等生命活动表现为以大致24 h为周期的振荡规律现象.昼夜节律产生和维持的调控系统由中枢和外周生物钟系统、节律输入系统和节律输出系统组成.节律输入系统感受并向中枢生物钟系统传递以光信号为代表的环境同步信号,中枢生物钟系统作为昼夜节律主起搏器通过输出系统将产生的节律信号传递至外周,并与外周器官内源性生物钟系统协同作用维持机体的生理活动.光照、温度、进食时间、营养物质、代谢相关因子等多种内源和外源性调控因子可作用于生物钟网络并在昼夜节律稳态维持中发挥重要作用.该文将着重阐述昼夜节律产生和维持的生理基础及相关调控因子.

中医学早在两千多年前就已经提出了“择时给药”和“因时制宜”的理念.这一理念与现代的时间药理学、时间毒理学、时间治疗学不谋而合.现代时辰药理学研究发现生物钟不仅影响药物的吸收、分布、代谢和排泄,而且还与药物的治疗作用和毒性密切相关.生物钟是生物适应环境周期性变化的一种内在机制,存在于中枢和外周组织以及细胞中.生物钟系统由核心基因(Clock、Bmall和Npas2)、负反馈基因(Cry和Per)、钟控基因和靶基因(Dbp、Rev-Erbα、Rorα、Csnk、Temless等)组成.有研究显示,在分子生物学水平上,中药和中药复方可通过影响生物钟基因发挥治疗作用,因此,中药与生物钟之间存存相关性.文章对此做一综述,以期为中药作用的多靶点提供新思路.

Rev-erbα是核内受体超家族成员中的一员,作为生物钟系统的钟控基因,对生物体各组织器官生理节律的维持至关重要.其同时调节有机体的糖脂代谢、脂肪细胞分化及炎症反应等,因而与糖尿病及动脉粥样硬化性疾病的发生、发展密切相关.近来研究发现,Rev-erbα与胰岛功能相关,可调节胰岛的内分泌激素,包括胰岛素及胰高血糖素的分泌,对胰岛β细胞的增殖也起调节作用,进一步表明Rev-erbα对糖尿病发生、发展的重要影响,可望成为改善或治疗糖尿病的新靶点.

目的 应用RNAi技术干扰大鼠A7r5血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells,VSMCs) Per2基因并检测VSMCs时钟基因Bmall、输出基因Dbp及AT1受体基因(AGTR1) mRNA表达的变化,初步探讨时钟基因、输出基因及AGTR1间的相关性.方法 应用已筛选携带大鼠Per2基因干扰序列的慢病毒载体转染大鼠血管平滑肌A7r5细胞,通过RT-PCR方法检测时钟基因Per2及Bmall、钟控基因Dbp和AGTR1 mRNA水平及节律变化.结果 慢病毒载体转染A7r5细胞后,RT-PCR方法检测钟基因Per2的mRNA峰值时相后移,表达节律异常;钟基因Bmall的mRNA表达峰值增强,表达节律未受影响;下游输出基因Dbp的mRNA表达明显受抑,表达节律异常;AGTR1的mRNA表达后期明显下降,提示其变化延迟于Per2变化.结论 通过RNAi技术沉默大鼠血管平滑肌细胞中时钟基因Per2表达,使钟基因Bmall反向增强,明显抑制输出基因Dbp的表达,影响其节律,可能造成AGTR1的异常延后表达.

昼夜节律是生命体为适应自然环境而产生的一种生物特性,生物钟基因调节着生命体的节律,Bmal1、Clock、PERs、CRYs、Rev-erbα等生物钟基因及下游的钟控基因发挥了重要作用.免疫细胞与骨细胞之间通过共同的细胞因子和信号通路相互作用,调节骨代谢平衡,免疫紊乱会导致骨代谢异常.骨免疫学的诞生有利于深入研究骨骼系统与免疫系统的相互作用,骨免疫参与了许多骨科疾病和免疫性疾病的发生和进展.生理状态下,生物钟基因通过调控骨骼系统与免疫系统的生物节律,在维持骨免疫的平衡状态中发挥着重要作用.病理状态下,生物钟基因功能异常不但导致骨骼系统和免疫系统的节律紊乱,进一步导致骨量丢失和免疫炎症反应,而且通过IL-1、IL-6、TNF-α、RANKL等骨免疫因子对骨代谢产生作用.反过来,免疫炎症反应也会对生物钟基因正常功能产生影响,进而影响骨代谢.根据生物钟基因和骨代谢自身的特点,认识生理病理状态下生物钟基因与骨免疫的相互作用,对骨骼系统疾病和免疫系统疾病的防治有一定的指导意义.

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.

生物钟是生物体为了适应昼夜交替引起的光照、温度等变化而在漫长的进化过程中形成的内在变化节律.人类生物钟在分子水平上由多个生物钟基因精确调控;在解剖水平上由中枢生物钟和外周生物钟分级调控.近年来研究发现,生物钟基因可通过对下游钟控基因的调控参与细胞内的脂质代谢,并且有研究证实生物钟基因紊乱可导致与非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)发病密切相关的脂代谢异常、氧化应激、胰岛素抵抗、糖皮质激素及炎症因子分泌异常等,生物钟基因的紊乱可增加临床上脂肪肝的易感性,这可以作为生物钟基因和NAFLD相关性研究的桥梁.现阶段NAFLD的发病机制尚不明确,综述了近年来国内外对生物钟基因及NAFLD的研究,旨在为进一步明确NAFLD的发病机制提供理论基础.

结直肠癌(CRC)在我国及世界范围内其发病率高居恶性肿瘤第三位,并呈逐渐上升趋势.近年来大量研究表明,节律基因异常表达与CRC的发生发展、治疗与预后有重要的联系.节律基因是生物钟的分子决定因素,其通过调节钟控基因(CCGs)参与多个生理过程.本文就节律基因在CRC中的表达、影响及相关机制进行综述.