讲座丨生物节律

作者: 方源

来源: 中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所

发布日期: 2018-06-05 16:30:00

讲座介绍了生物节律与衰老疾病的关系,探讨了生物节律的重要性及其与代谢、寿命的关系,以及如何通过研究解开节律的奥秘。

大家下午好!我是来自生物节律与衰老疾病研究组的研究生方源。今天要跟大家分享的话题主要包含在了我们课题组的名称里面了——生物节律、衰老,以及疾病,我主要从这三个方向介绍我们课题组的研究。

生物节律因为2017年的诺贝尔奖已经被大家所熟知了。生物节律为什么那么重要呢?从春夏秋冬到日夜交替,从向日葵为什么脸一直朝着太阳到为什么不同的人有着不同的生活习惯,从生物节律的英文名称circa(round)+diem(day)我们就可以看出,生物节律是一种随着地球自转而存在的、规律性的、广泛发生在生物体中的一种现象。

那么,为什么我们说生物节律和衰老疾病是有关系的呢?

首先,第一个证据是生物节律与代谢息息相关。如果我们进食的时间不处在能量代谢高的时段的话,就会形成能量堆积,最终造成代谢问题。从微观上来说,生物节律在体内是由一系列分子进行调控的。人体中也是一样,工人们就是与节律相关的小分子,它们在体内形成了调节节律的反馈环。

而这个巧克力工厂,也就是生物节律的核心,就是脑内一个叫做SCN的核团,如图所示这个核团在体外就可以有规律地震荡,这是我们第一次“看见”生物节律。除此之外,代谢和寿命也有着非常强的相关性。只要是可以拿来做实验的动物,我们给予低热量喂食之后都可以看到明显的寿命延长。其中最明显的是在灵长类动物上做的实验,我们可以看到在27.6岁时,实验组比对照组明显年轻很多。

当然,你可以说其它方式比如健身也可以延长寿命,但是调查显示,低热量摄食的延缓衰老效果最明显。所以我们可以大胆地预测,科学地延缓衰老已经不是梦想!

那么调节热量限制和衰老的机制是怎样的呢?这条通路中最重要的蛋白家族Sirtuin与节律和衰老都有关。我们之前的研究工作证明了SIRT1改变中枢生物节律周期和活动力,并且SIRT1可以改善小鼠的时差适应并延缓中枢生物节律的衰退,这些都是Sirtuin家族可以同时影响生物节律和衰老的直接证明。

讲到这里,我们来看一下与此相关的有哪些重要的科学问题呢?

我们可以从以下几个方面入手:中枢生物节律生成机制与调节;生物节律衰退的机制;以及节律紊乱与衰老疾病之间的关系。为了回答这些问题,我们课题组从以下三个方向开展研究。首先,我们用小鼠作为动物模型,开展了离体、在体和行为学的实验。此外,我们已经知道SCN是调节节律的中枢,利用这一点我们可以寻找与其相关的脑区在节律调控中的作用。

第三个方向我们是用猴作为动物模型进行了核心节律基因BMAL1的敲除,我们看到转基因猴的节律发生了紊乱并有着明显的情绪问题,比如避免目光接触、活动路线与正常的猴相比更加局限等等,背后的机制还有待进一步研究。到目前为止,我们已经知道了节律与衰老有关,SCN是节律调控的中枢。但这些对于我们彻底了解节律背后的科学规律还远远不够,尤其是需要开发可以应用于临床的治疗手段应对节律紊乱造成的一系列衰老疾病问题。

期待我们可以通过以上三种手段解开节律的奥秘!

谢谢大家!

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