光和食物信號對大鼠生物鐘系統(tǒng)的協(xié)同調(diào)控研究.pdf

1、在哺乳動(dòng)物中，生物鐘廣泛的分布于機(jī)體的各個(gè)組織器官中并組成了一個(gè)具有等級層次結(jié)構(gòu)的生物鐘系統(tǒng)。該生物鐘系統(tǒng)主要由位于下丘腦視交叉上核(SCN)的母鐘和位于SCN以外的其它腦組織和外周組織(肝臟和心臟等)的子鐘組成。生物鐘接受各種環(huán)境的時(shí)間信號，調(diào)整自身的時(shí)相，與外界環(huán)境保持同步。母鐘主要通過視網(wǎng)膜下丘腦通路接受光周期信號的調(diào)控，并發(fā)出信息控制全身的節(jié)律活動(dòng)；而對子鐘而言食物信號可能是主要的時(shí)間調(diào)控信號，主要控制局部的生物節(jié)律。研究表明，

2、生物鐘的運(yùn)轉(zhuǎn)主要依賴于一組高度保守的生物鐘基因及其編碼蛋白組成的相互連鎖的轉(zhuǎn)錄/轉(zhuǎn)譯反饋回路。為此，本研究將同時(shí)通過光照和食物兩個(gè)最主要的環(huán)境授時(shí)因子對雄性Wistar大鼠進(jìn)行刺激，然后利用實(shí)時(shí)定量RT-PCR技術(shù)對松果體、肝臟和心臟的生物鐘基因表達(dá)和輸出系統(tǒng)中受SCN母鐘控制的褪黑激素分泌關(guān)鍵基因AANAT表達(dá)進(jìn)行測定，分析在各種人為的時(shí)差條件下大鼠的整個(gè)生物鐘構(gòu)成系統(tǒng)的應(yīng)對情況。 無論禁食還是單獨(dú)改變喂食時(shí)間引起的食物信號刺

3、激都不同程度的影響了松果體、肝臟和心臟的生物鐘系統(tǒng)的基因表達(dá)時(shí)相。對于松果體生物鐘來說食物信號只是起到微調(diào)的作用，而對于肝臟和心臟生物鐘來說食物信號則是調(diào)控的主導(dǎo)信號。與此相反，由晝夜顛倒引起的光信號刺激能顯著調(diào)控松果體生物鐘，卻對肝臟和心臟生物鐘影響甚微。當(dāng)光照周期和喂食時(shí)間發(fā)生同時(shí)顛倒時(shí)，兩種信號的同時(shí)刺激明顯加快了大鼠整個(gè)生物鐘系統(tǒng)的同調(diào)速度，包括松果體、肝臟和心臟生物鐘的同調(diào)速度以及生物鐘輸出系統(tǒng)中褪黑激素節(jié)律性分泌的同調(diào)速度。

4、 本研究還發(fā)現(xiàn)通過24h暗期或者24h明期的過渡來顛倒光照周期模擬12h的時(shí)差條件，對松果體、肝臟和心臟中各生物鐘基因和鐘控基因AANAT的時(shí)相重置過程分別產(chǎn)生了不同的影響。首先，松果體生物鐘的時(shí)相重置模式是受這兩種不同的光周期顛倒方式影響的，體現(xiàn)在其生物鐘負(fù)組分基因以及鐘控基因AANAT的時(shí)相重置模式完全相反。而肝臟和心臟生物鐘的時(shí)相重置模式在這兩種情況下表現(xiàn)一致，表明光周期的顛倒方式差異不影響食物信號主導(dǎo)的外周生物鐘的時(shí)相重