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哺乳动物生物钟昼夜节律同步机制的研究进展

哺乳动物生物钟昼夜节律同步机制的研究进展

谢朝晖王建林①

(兰州大学生命科学学院兰州730000)

E-mail xiezhh03@http://www.wendangku.net/doc/3da9540cf12d2af90242e65f.html

摘要昼夜生物钟机制主要包括钟振荡器、信号输入、信号输出和钟的整合,哺乳动物生物钟同步中枢位于下丘脑视交叉上核(SCN),与外周器官的下游振荡器协同调节昼夜节律。钟振荡器分子机制的研究框架建立在由钟基因转录和翻译调节组成的反馈环路之上;在核内,mCRY-mPER-CKIε/CKIδ和与之相关的CLOCK和BMAL1络合,构成“生物钟载体”。若干钟基因产物作为正向或负向调节子影响钟的振荡;翻译后事件对控时机制有重要作用。光信号通过视束(RHT)的光信号传导通路到达SCN,通过SCN的节律整合作用进而影响或调节下游振荡器的节律性。

关键词 生物钟; 昼夜节律;哺乳动物

中图分类号 Q41 文献标识码 A

几乎所有的生物体内的生理活动和外在行为都表现出其自身节律[1,2],这种节律由大脑控制,依靠从外界接受光信号,通过整个躯体的各种不同组织特有的节律协同产生作用。周期性节律是身体内部周期同步的外部表现,如睡眠/觉醒周期。节律同步机制是一个错综复杂的分子机制,研究哺乳动物周期性同步包括以基因、分子、生物化学的内在因素和精确的行为观察。哺乳动物通过位于下丘脑前部的视交叉上核(SCN)内的控时机制把周期性节律系统整合起来[3,4]。近来对“时钟结构”的研究方面取得了很大的发展,尤其在从视网膜到SCN的视觉通路的分子机制的研究、SCN控时机制对节律通路的整合和生理、行为上等的研究。

1.上下游振荡器的分布

哺乳动物周期性同步系统由多个上下游振荡器组成,生物钟支配的振荡器包括许多单极神经元[5],大约近20,000个神经元是SCN“生物钟细胞”,分子在SCN生物钟细胞发挥其独特的作用[6,7]。让人感兴趣的是,周期振荡器分散在整个身体内, SCN生物钟细胞内基因已经发现在大脑的其它脑区、外周器官(肾脏、心脏、睾丸、骨骼肌等)甚至在离体培养细胞内节律性地表达[7~9]。SCN振荡器在没有神经信号输入的条件下,可以持续呈24h周期节律表达几天[10]。SCN在其调节的生理系统有广泛的分布,每一处都有多个振荡器存在,通过SCN振荡器周期同步协调作用,依次在生理和行为上调节局部的节律,对整个身体时

作者简介: 谢朝晖(1969-), 男, 博士研究生.

①通讯联系人 jlwang@http://www.wendangku.net/doc/3da9540cf12d2af90242e65f.html