熬夜伤身、宵夜长膘,原来生物钟如此强大!

作者: 王攀

来源: 科学大院

发布日期: 2017-05-17

本文探讨了生物钟的强大调控作用,以及如何影响人体的昼夜节律和代谢过程。文章指出,昼夜节律的紊乱可能导致肥胖、糖尿病及心血管疾病等健康问题,强调了顺应自然规律以维持人体正常运转的重要性。

在生命科学领域学习研究得越久,就越会感叹生命的奥妙无穷,纷繁复杂的生命过程能够被高度精确地调控,让人不得不报着敬畏的心来面对自然和看待自身。这其中,昼夜节律的调控就是一个非常鲜活的例子。生物的昼夜节律我们都知道,地球上的一昼夜是24小时,为了适应这一环境,所有在地球上生存的植物、动物,甚至真菌等,都发展进化出了生命活动中有24小时的节律。动物的昼夜节律主要表现在行为上和生理上。

行为上主要是睡眠、进食,生理上主要是体温、脑电波、激素水平、血压和细胞再生等。昼夜节律是由一系列复杂的生物化学反应进行调控的,包括关键信号蛋白转录、表达以及其活性的抑制和激活,从而调控体内代谢反应和激素水平。这些调控机制统称为生物钟。

人类是日行动物,大部分的活动,如饮食、锻炼及工作等,都是在白天完成的;而夜间主要是休息。

人体内的生物钟按时间的顺序协调所有的生命活动,尤其是动员各种代谢反应,对各项生理活动提供所需的能量。生物钟存在于体内各个器官中,可划分为中枢生物钟和外周生物钟两部分。中枢生物钟位于大脑的下丘脑中的视交叉上核,由两千多个神经细胞组成;外周生物钟位于代谢相关的器官,如肝脏、脂肪、肌肉、心脏和肾脏中。中枢生物钟和外周生物钟都受到环境因素主要是光照的调控。

中枢生物钟受到光照的直接调控,而外周生物钟是间接地受光照的调控。

简要地讲,眼球中的视网膜收到光照刺激,直接将神经信号传导到大脑的视交叉上核,启动相关关键蛋白的表达,引发级联反应。而该关键蛋白会激活其抑制蛋白的表达,使该关键蛋白的表达在24小时内逐步下降,待下次光刺激再次激活,实现昼夜节律的24小时周期控制,所以该机制是一种可稳定运行的负反馈机制。

中枢生物钟的信号通过神经传导和激素水平,以及体温的变化、进食的调节等,影响外周生物钟。中枢与外周生物钟之间的部分联系由按照昼夜节律分泌的激素介导,包括胰腺分泌的调节糖代谢的胰岛素、胰高血糖激素,脂肪分泌的调节脂肪代谢的脂联素、瘦素,以及胃部分泌的脑肠肽等。这些激素一般在白天分泌量很高,可促进食物的代谢,而其分泌量在夜间降低,因此夜间摄入过多的食物就会无法得到及时的代谢而储存起来,导致肥胖等。

现代生活中夜间活动的增加,比如夜班、加班、夜间进食、睡眠障碍等,成为身体维持正常的昼夜节律的障碍,人们的活动的节律与体内代谢的内在节律产生了不一致,于是导致机体产生各种脂肪及糖类代谢相关的疾病,如肥胖、糖尿病及心血管疾病等。最近研究发现,代谢水平的昼夜节律并不是仅仅由进食和饥饿介导,而部分是由生物钟主动地调节的。昼夜节律不仅调节饮食和代谢,更调节人类的清醒/睡眠周期。

如果人们经历了跨时区旅行,环境的昼夜和体内自身的节律错了位,就会有“时差”的感觉。再比如,熬了一夜,第二天补觉也感觉非常疲乏,也是昼夜节律紊乱的结果。白天睡觉的休息效果完全比不上夜间休息。此外,夜晚若接受过多的光亮刺激,如电视、电脑等,大脑就会把夜晚误以为是白天,于是,各项生命过程未能调整到夜晚休息的节奏,促进睡眠的褪黑激素分泌还不够,代谢也还处在旺盛的时候,所以自然造成入睡困难,睡眠质量下降。

保持昼夜节律有利于生物适应环境,因而在漫长的进化过程中被选择和维持下来。总而言之,我们越多地了解人体运行的奥秘,越多地认识人的各项生理功能是亿万年自然进化的结果,就越会意识到我们的生活应该顺应自然规律,才能更好的维持人体的正常运转,远离各种疾病和亚健康的状态。

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