科學家們發現了時差造成有害健康後果的源頭
馬薩諸塞大學阿默斯特分校的研究人員已經鎖定了因身體晝夜節律紊亂而產生的負面健康後果的主要原因,這種情況在時差或輪班工作中經常出現。發表在《電子神經》雜誌上的這項研究顯示,晝夜時鐘基因Cryptochrome 1(Cry 1)在調節成人神經發生方面起著關鍵作用–在大腦的海馬區持續創造神經元。成人神經生成對學習和記憶至關重要,這一過程的干擾與癡呆症和精神健康疾病有關。
時差是一種暫時性的睡眠障礙,發生在跨越多個時區的長途旅行之後。這種情況是由旅行者的內部身體時鐘與新的外部時間環境不匹配引起的,導致疲勞、失眠和警覺性下降等症狀。
首席作者邁克爾-塞弗-巴希魯(Michael Seifu Bahiru)說,他是生物學名譽教授埃里克-比特曼(Eric Bittman)實驗室的博士生,”晝夜顛倒影響了很多東西,這與癌症、糖尿病和高血壓有聯繫,也對神經發生有不利影響”。
成年海馬的細胞出生和存活是由晝夜節律鐘調節的,因此它的中斷可能會使神經發生的過程中斷。僅在美國,就有約3000萬人因輪流工作而經歷著晝夜節律的相位變化。
Michael Seifu Bahiru是UMass Amherst大學生物學榮譽教授Eric Bittman實驗室的博士生。
直到最近,研究人員一直面臨著一種雞或蛋的問題。”我們一直想知道,晝夜節律紊亂帶來的病痛的根源究竟是什麼?”Bahiru說。”問題是來自換班的行為還是換班本身?”
比特曼進一步解釋說:”有可能只是改變光週期影響了神經元,把時鐘顛來倒去對健康不利,而不是時差,時差是你體內所有依賴晝夜的系統適應這種日光變化所需的時間延遲。”
他們的研究結果支持這樣的假設:正是這種內部錯位,這種在時差期間發生的器官之間和內部的不同步狀態,對神經發生的不利影響負有責任–而且,他們懷疑晝夜顛倒對健康的其他不利影響。
為了驗證他們的假設,他們研究了敘利亞倉鼠的細胞出生和分化,該倉鼠的Cry 1基因發生了隱性突變,在恆定條件下加快了時鐘的速度,並極大地加速了其對光的反應能力的轉變。比特曼將以前研究中發現的這種突變命名為dupper。研究小組還測試了一組沒有duper突變的倉鼠的對照組。兩者都經歷了相同的光週期變化序列。
他們以8個16天間隔的8小時前進和延遲的形式模擬了時差。在實驗的中間,給了一個細胞出生標記。結果顯示,時差對細胞的誕生影響不大,但卻引導新生細胞的命運遠離成為神經元。基因改造後的動物對這種相位轉換的影響是免疫的。Bahiju說:”正如預測的那樣,超級動物重新訓練的速度更快,而且對時差協議的負面影響有抵抗力,而對照組–野生型倉鼠–的神經生成減少了,”。
論文最後說:”研究結果表明,晝夜節律失調是時差的關鍵所在。”
比特曼實驗室的最終目標是促進對涉及人類生物鐘的途徑的理解,這可能導致預防或治療時差、輪班工作和晝夜節律紊亂的影響。這項最新的研究是朝著這個目標邁出的下一步。
現在,研究小組將轉向”一個巨大的未解之謎”,”究竟是海馬體中的晝夜節律鐘的運行受到了光-暗週期轉變的直接調節,還是神經發生受到了身體其他地方細胞中運行的生物鐘的控制。?
比特曼認為更有可能的另一種可能性是,大腦中下丘腦上核的主起搏器檢測到光照轉變,然後將其轉發給必須在海馬區進行分裂和分化的干細胞群。