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生物钟与心脏病

2012-03-01 14:23 作者:袁越来源:三联生活周刊 2012年第9期
科学家第一次从分子水平上搞清了生物钟和心脏病之间的关系。

疾病分两种:一种是先天遗传病,很难治;另一种是后天得来的,又可称为“生活方式病”。如今这个词通常特指那些与现代化生活方式有关的疾病,比如糖尿病、癌症和心脏病等等,其特征就是工业化程度越高的国家发病率也越高。这是因为工业化改变了人们的生活方式,但人的身体却是从原始社会进化而来的,对于如此快速的改变尚未适应,结果便导致了各种疾病的产生。糖尿病就是一个最明显的案例,古人的食谱里很少出现单糖,现代人则几乎是无甜不欢了。

还有一个生活方式的改变也很显著,那就是生活节奏。古代无电,也无喷气式飞机,所以古人几乎完全按照太阳的节奏生活,日出而作日入而息。现代人则不然,不但经常加班,或者熬夜看球,甚至还有人把环球旅行当成了家常便饭,这些人的生物钟经常处于紊乱的状态,于是问题就来了。

简单说,凡是生活在有光的地方的生物都必须根据一天中太阳的位置决定自己的生活节奏,适时调整新陈代谢的速率。比如,为了节约能源,一个在白天活动的动物一定会在太阳下山后把新陈代谢速率降下来,而一个昼伏夜出的动物则正好相反。指导这一切的就是生物钟,如果生物钟不准,必然会带来一系列问题。

关于生物钟的研究近年来非常热门,原因在于科学家发现很多疾病都与此有关。比如,大量研究表明,神经系统退行性改变(Neurodegeneration)和生物钟的失调有很大关系,只是大家一直不敢肯定谁是因谁是果。美国俄勒冈州立大学的科学家用果蝇做实验材料,终于第一次证明生物钟确实就是罪魁祸首。研究人员用各种办法打乱果蝇的生活节奏,然后测量其神经系统的健康状况,发现两者存在明显的因果关系。

这篇论文发表在今年1月份出版的《疾病神经生物学》(Neurobiology o fDisease)杂志上。文章指出,果蝇虽然比人类简单得多,但果蝇体内的很多与生物钟有关的基因都能在人体基因组中找到对应,这说明生物钟对于生命来说非常重要,这么多年来一直没有太大的改变。

还有一种人类常见病和生物钟有关,那就是心脏病。众所周知,突发性心脏病大都发生在清晨或者深夜,这一点让科学家们一直怀疑它与生物钟有关,只是一直没能找到证据。心电图技术被发明出来后,科学家们注意到心脏病的一个重要前兆就是Q-T间期失常,这个“Q-T间期”是心电图术语,可以简单理解为两次心跳之间的时间间隔,也就是心肌细胞准备下一次收缩所需要的时间。Q-T间期太长或者太短都可导致“室性心律失常”(Ventricular Arrhythmias),后者一直被认为是心脏病的主因。

那么,到底是谁控制着Q-T间期呢?答案就是生物钟。早有证据显示,Q-T间期和血压、心率、血管张力等其他心血管系统指标一样,都具有清晨升高、深夜降低的特征,具备很强的周期性。此前也有研究证明,人体生物钟的失常可以导致Q-T间隔的改变,只是科学家们一直没能找出相应的分子证据。

这个缺憾被来自美国凯斯西储大学医学院(Case Western Reserve University Schoolof Medicine)和贝勒医学院(Baylor College o fMedicine)的科学家补上了。两家研究机构的科学家刚刚在今年2月22日出版的《自然》杂志网络版上发表了一篇论文,从分子水平上解释了生物钟对Q-T间期的控制方式。

原来,人体内有一组基因调控因子名叫“克鲁佩尔样因子”(Klf),其中Klf15能够以24小时为周期改变自己的调控能力,也就是说它具备了生物钟功能。研究人员通过蛋白质组分分析的方法找出了Klf15的调控对象,竟然是一个名为(KChIP2)的钾离子通道蛋白。顾名思义,这个蛋白质是心肌细胞表面钾离子通道的重要组成部分,它直接决定了通道的大小,而钾离子通过细胞膜的速度和心肌细胞收缩间隔期的时间有关,也就是说,生物钟正是通过调节钾离子通道的大小来控制Q-T间期的。

这是科学家第一次从分子机理上搞清了生物钟是如何控制心血管系统功能的,这个发现有助于科学家研制出针对性的药物,降低心血管疾病死亡率。对于普通人来说,这个发现意味着我们应该尽量保持生活规律,如果万不得已必须打乱生物钟的话,那就得小心心脏病。

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