昼夜节律紊乱损害肝脏蛋白质生成,褪黑素或可恢复

持续光照21天会抑制肝脏蛋白质生成约16%,并大幅减少关键生物钟蛋白质,但激素褪黑素可完全逆转雌雄两性的这种损伤,7月4日发表在《Biology of Sex Differences》上的一项研究显示。

这一发现对轮班工作者、频繁长途旅行者以及任何生活在光照周期紊乱环境中的人具有直接启示。肝脏的蛋白质合成机制(包括白蛋白这一关键血液蛋白质的生成)按昼夜节律时钟编排的日常节律运行。当该时钟沉默时,这一机制便会失灵。

研究发现

由David A. Areshidze领导的研究团队将240只成年Wistar大鼠(雄120只,雌120只)暴露于三种条件下:正常光暗周期、持续光照21天(黑暗剥夺)、或在饮用水中添加褪黑素(12 mg/L)的持续光照。

持续光照引起了显著的分子和代谢变化:

  • 雄性白蛋白水平下降15.7%,雌性下降15.9%,表明肝脏蛋白质合成受损。
  • 雌雄两性肝细胞中的时钟蛋白质BMAL1和CLOCK减少超过70%
  • 时钟抑制因子PER2反常增加28.9-35.0%,这是核心时钟组件不同步的失同步症特征。
  • 双因素方差分析确认了光照条件(F=145.3,p<0.0001)、性别(F=18.7,p<0.01)及其交互作用(F=7.2,p<0.05)的显著效应。

关键的是,白蛋白水平与时钟蛋白质表达密切相关:BMAL1(r=0.79-0.81,p<0.001)、CLOCK(r=0.69-0.74,p<0.001)和PER2(r=-0.68至-0.71,p<0.001)。协方差分析将BMAL1表达确定为白蛋白水平的最强单一预测因子(β=0.52,p<0.0001),性别则保留独立显著性(p=0.02)。ROC分析显示,BMAL1表达可预测低白蛋白血症,AUC值为0.87-0.89。

褪黑素完全恢复了所有参数。 该治疗使BMAL1、CLOCK和PER2表达正常化,并将雄性和雌性大鼠的总蛋白质和白蛋白水平恢复到对照值。

重要性

肝脏依赖昼夜节律计时来安排其代谢功能,包括蛋白质合成。本研究显示,这种关联是双向且可量化的:光周期紊乱抑制特定时钟蛋白质,而这些变化直接反映在功能输出(白蛋白水平)上。

性别差异值得注意。光照条件与性别之间的交互作用表明,雌雄两性对昼夜节律紊乱可能具有不同的敏感性,这一因素在轮班工作健康研究中很少被纳入考量。BMAL1作为昼夜节律相关肝功能障碍的潜在生物标志物崭露头角,对低白蛋白血症具有强预测能力。

褪黑素在两性中的恢复效应使其定位为针对不可避免的昼夜节律紊乱人群(夜班工作者、ICU医护人员及非24小时生活方式者)的潜在时间生物学干预手段。

局限性

这是一项动物研究。大鼠的昼夜生理属于夜行性,褪黑素的效果幅度和给药方案(饮用水中12 mg/L)可能无法直接推及人类。持续光照模型代表了一种极端的昼夜节律紊乱形式,不太可能符合现实中的轮班工作安排。

结论

基于慢性光照的昼夜节律紊乱通过降解其时钟机制来损害肝脏的蛋白质生成能力。褪黑素,一种已在临床上用于睡眠障碍的内源性激素,可完全逆转大鼠的这种损伤,为保护光照周期紊乱人群的肝脏功能开辟了一条潜在的时间生物学策略。

来源: Areshidze DA, Kozlova MA, Anurkina AI, Chernikov VP, Gladyshev NS. Circadian dysregulation as a factor in impaired hepatic protein-synthetic function under chronic photoperiod disruption: the role of sex and chronobiotic correction. Biology of Sex Differences. 2026 Jul 4. DOI: 10.1186/s13293-026-00949-y. PMID: 42401921.

婷 翻译

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