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Cell:肝脏按生物钟波动,大小伸缩近一半

2017/05/08 来源:生物探索
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导读
5月4日Cell上报道了来自瑞士日内瓦大学的生物学家发现肝脏适应摄食和禁食的周期,以及24小时内的昼夜交替。其间肝脏的大小在恢复到最初的大小之前几乎增加了一半尺寸。


在哺乳动物中,肝脏在代谢和清除毒素方面起着举足轻重的作用,当它们处于活动或进食时,肝脏达到最大的效率。来自瑞士日内瓦大学的生物学家,发现了这个器官适应摄食和禁食的周期,以及24小时内的昼夜交替。小鼠身上的研究显示,根据活动和休息的阶段不同,肝脏的大小在恢复到最初的大小之前几乎增加了一半尺寸。

研究文章于5月4日发表在Cell上,该项研究描述了这种波动的细胞机制,当正常的生物节律被逆转时,这种波动就消失了。由于不同行业工作或私人习惯,我们生物钟会被打断,因此可能对我们的肝功能有重要的影响。

哺乳动物用脑内的生物钟适应昼夜节律,脑内的生物钟每天被光线所调节,和我们大部分细胞的内在时钟保持一致。在肝脏中有超过350个参与大小和解毒的基因,以生物钟的24小时节律表达。通讯作者Ueli Schibler说:“这些基因中的很多也受食物摄入和体力活动的节奏的影响,我们想知道肝脏如何适应这些波动。”


肝脏大小和核糖体及蛋白质的量都按节律波动

小鼠是在夜间觅食,白天休息。第一作者Flore Sinturel说:“我们在啮齿类动物通常的昼夜节律中,观察到肝脏的体积在晚上活跃期逐渐增加,达到高峰时增加超过40%,然后白天返回到其初始大小。”

研究人员发现,肝细胞的大小和它们的蛋白质含量每天都在波动。负责生产肝脏各种功能所需蛋白质的核糖体的数量,与细胞的大小一起波动。肝细胞生产和组装新的核糖体,以确保在夜间蛋白质生产的高峰期。过量产生的核糖体的成分会在静息期进行降解。

不符合生物钟节律生活波动会消失

生物学家观察到变化的振幅取决于摄食和禁食的周期,以及昼夜和夜间阶段。事实上,当摄食不符合生物钟的阶段波动时消失。这种周期波动经历亿万年进化来的,不会因为摄食改变而立即变化。共同领导研究的Frédéric Gachon指出:“当小鼠在白天被喂食时,肝脏与肝细胞的大小,以及它们在核糖体和蛋白质含量几乎保持恒定。然而,无论是在夜间或白天饲喂,这些动物的食物摄取量是相似的。”

由于夜间工作、颠倒的时间表或频繁的国际旅行,许多人不再按照昼夜节律的节奏生活。先前Leung等人在1986的Journal of Hepatology的研究,在六小时内使用基于超声方法对人体肝脏体积测定,表明这个器官的大小在我们体内也有波动。很可能在小鼠身上发现的是与人类相似的机制,所以人们对生物节律的放松管制会对肝脏功能产生相当大的影响。

参考资料

Diurnal Oscillations in Liver Mass and Cell Size Accompany Ribosome Assembly Cycles

The liver increases by half during the day

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