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时差的生理影响及治疗*

2021-08-25郭金虎马晓红甘锡惠

自然杂志 2021年4期

郭金虎,马晓红,甘锡惠

中山大学 生命科学学院,有害生物控制国家重点实验室,基因功能与调控教育部重点实验室,广州 510006

1 生物钟及其分子调控

地球表面的昼夜交替环境导致光照、温度等很多环境因子表现出24 h的周期性变化,而绝大多数生物为了适应这种周期性变化而演化出一种内在分子调控机制——生物钟[1],其赋予生物调节基因表达、生理和行为节律的功能。生物钟对于调控生理、心理及行为的24 h周期具有重要意义。当人的生物节律受到干扰或破坏时,生理或健康会受损,从而引起睡眠障碍、免疫力下降、代谢紊乱、情感性疾病等,肿瘤的发生率也会增加[2]。

在光照、温度等环境因子昼夜交替变化的环境下,生物表现出来的周期为24 h的节律称为昼夜节律(diurnal/diel rhythm)。有一些昼夜节律受生物钟基因的调节,具有内在性。这些节律即使在恒定条件下(光照、温度等环境因子保持不变),仍然可以表现出周期接近24 h的节律(20~28 h),这种节律称为近日节律(circadian rhythm)。产生近日节律的系统称为近日生物钟(circadian clock)[3]。近日节律被环境因子导引,可表现出与环境周期相同且相位稳定的昼夜节律。但是,并非所有的昼夜节律都是近日节律,如果有的昼夜节律在恒定条件下节律丧失,就不符合近日节律的特征。

在组织水平上,哺乳动物的生物钟系统由光感受器、起搏器、振荡器等元件组成[3]。不同生物具有不同的生物钟起搏器,哺乳动物的生物钟起搏器位于下丘脑前部的视交叉上核(suprachiasmatic nucleus,SCN)[4]。……

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