每個人都有,卻從沒當回事,結果人家撿起來拿了諾貝爾獎…
近期天寒地凍,流感肆虐,盛諾一家小編也毫無意外地中招了。打出的噴嚏如果換算成美女的挂念,每天應該有上百佳人在為小編苦苦相思。
感冒後有個很有趣的現象,那就是白天的感冒癥狀要遠比晚上輕的多。這當然不算新鮮的發現——這只是個常識。
然而一顆喜歡探索的心讓我想把其中的原理搞明白,於是就有了下面的文字。
為什麼感冒會晝輕夜重?
最先發現的原理,來自於老祖宗的智慧。
《黃帝內經》里提到了:「夫百病者,多以旦慧晝安,夕加夜甚,……朝則人氣始生,病氣衰,故旦慧;日中人氣長,長則勝邪,故安;夕則人氣始衰,邪氣始生,故加;夜半人氣入臟,邪氣獨居於身,故甚也。」
這段話說的是,每天不同的時間,人的「氣」有盛有弱:早上氣生,中午氣長,病症(邪氣)自然也就弱;越到晚上,人氣越衰,所以病症在軀體上的反應就越嚴重。
這就是為什麼感冒會晝輕夜重?好像有點小深奧。
接下來,小編又問醫學部的同事,他們告訴我,感冒晝輕夜重其實是生物鐘的作用。
生物鐘?
在我的認知當中,生物鐘就是每天早晨人會自然醒來,晚上固定時間犯困。不是這樣的嗎?
上學的時候,曾經學過一篇很有趣的故事,叫《半夜雞叫》。為了長工們能多幹活,惡霸地主周扒皮每天晚上半夜三更起來學雞叫,長工們聽到雞叫以為天亮了,就起來勞動。
這個故事讓周扒皮成為了中國四大地主惡霸之一,也讓我們發現一個問題:公雞每天早晨不需要鬧鐘,也會固定打鳴。
這也是生物鐘。
事實上除了睡眠,還有生物的各種行為,都存在生物鐘的控制之下。比如扁豆、合歡草、含羞草等植物的葉子,白天水平展開,夜晚則小葉閉合,垂向下方。
又比如瑞典著名植物學家林奈發現的「花鐘」,一些植物總是在特定時間開花,利用這個特點,將它們組成一個報道時間的時鐘。
這或許是為了適應不同時間活動的傳粉者,比如白天吸引蜜蜂、蝴蝶和小鳥,夜間吸引飛蛾和蝙蝠。
不同的時間,人體的各種機能變化也有自己的規律。
清早我們從睡眠到清醒狀態,血壓會自然上升,所以一般測量血壓都是在6—10點之間。這個時間如果我們血壓狀態良好,說明當前的血壓控制非常好。
再聊聊褪黑素。我們知道褪黑素的高低會影響到睡眠質量,歲數越大,褪黑素分泌越少,所以老年人要比年輕人覺少很多。
而褪黑素的分泌也是受到生物鐘的影響。夜間其分泌量比白天多5—10倍,一般是晚上20—21點開始,隨後逐漸上升,23點後迅速升高,在凌晨2—3點達到巔峰。這就是為什麼人類的深度睡眠時間會在這個時間段。
而到了清晨7—8點,褪黑素停止分泌,這就是為什麼我們在大清早精神很好,到了10點左右,大腦一片清明,智商達到一天當中的巔峰值。
中午午飯之後,很多人會感到非常困,如果此時能夠休息一段時間,那麼在下午15點左右,我們的大腦會再次進入到高速運轉期。
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生物鐘研究拿了諾貝爾獎
我們認為生物鐘是很自然的現象,沒有當回事,而外國科學家卻憑這個拿了諾貝爾獎。
就在2017年的10月2日,三個美國科學家傑弗里·霍爾(Jeffrey C. Hall)、 邁克·羅斯巴什(Michael Rosbash)以及邁克·楊(Michael W. Young),就憑藉對生物鐘的研究,奪得了2017年諾貝爾生理學或醫學獎。
真是人比人,氣死人。就像我也被蘋果砸過頭,也沒成為牛頓;我這邊也在研究生物鐘,卻沒人給我頒個獎。
這三位諾獎得主的研究,要回溯到20世紀70年代的一個科研成果。
兩位科學家Seymour Benzer(師)和Ronald Konopka(徒),發現了一種未知基因的突變,擾亂了蒼蠅的晝夜節律鍾。他們於是把這種未知基因,命名為period基因,即周期基因。
在這個成果的基礎上,1984年,邁克·羅斯巴什和邁克·楊合作,成功地克隆出了這個周期基因,並展開進一步研究。
結果發現,這個周期基因編碼表達的蛋白質PER在夜間積累,白天降解,其蛋白水平居然暗合天時,與24小時的變化同步。
這證明了,period基因是一種生物鐘相關的蛋白基因。
很快,傑佛里·霍爾也加入到了研究中來。傑佛里·霍爾和邁克·羅斯巴什共同提出假設,PER蛋白的自控能力很強,它可以通過「抑制反饋迴路」組織自身的合成,從而實現蛋白水平與晝夜規律同步。
之後,邁克·楊團隊又發現了一種生物鐘相關的蛋白基因timeless。這種基因編碼表達的TIM蛋白能夠結合PER蛋白形成複合體,進入到細胞核當中,阻斷周期基因的表達,從而關閉period的基因活性。
隨後,邁克·楊團隊又又發現了一種叫doubletime的基因,其編碼表達的DBT蛋白,能夠延遲周期蛋白的積累。
簡單來說,就是三種蛋白的相互配合和相互作用,調整著多細胞生物,包括人類的生物鐘變化,調控著生物體內的很多基因,隨時校準著生物體內的晝夜節律和各項機能,以適應每天的不同時間。
這個故事說明了一個道理:處處留心皆學問!無論是多麼簡單、常見的東西,做到深處就是牛,還能拿諾獎啊。
生物鐘研究的意義
倫敦帝國理工大學心臟病學教授馬丁·科威表示,幾乎一半的心臟病死亡發生於1小時之內,而大多數心臟病發作於凌晨4點左右。
上面提到過,凌晨4點左右是人類體溫最低的時間,因此也是血液循環最差的時間。另外睡著了是沒法喝水的,一整晚的水分流失,會導致血液粘稠度較高,也會增加心臟病發作的風險。
因此高心臟病風險的患者應該在醫生指導下服用阿司匹林,降低血液粘稠度,還可以在睡前服用長效降壓藥,減少發作風險。如果是老年人,喜歡清晨四五點鐘起床鍛煉的,也一定要注意醒來後不要立即起床。
除了心臟病,還有痛風、哮喘等多種疾病也會在夜間加劇。通過諮詢醫生調整用藥方案,或者睡前喝水等方式,可以起到良好的預防效果。
另外,對於人人談之色變的癌症,生物鐘的研究有沒有意義呢?
《PLOS Biology》上一篇名為《The Ink4a/Arf locus operates as a regulator of the circadian clock modulating RAS activity》的文章指出,生物鐘具有調節包括細胞的新陳代謝、DNA修復和細胞周期的能力。
人體的細胞繁殖所遵循的時間表,科學家們稱之為細胞周期。許多癌症會導致細胞周期功能失調或者過度活躍,因此才能讓癌細胞進行不受控的無限增殖。
研究小組發現四分之一的人類腫瘤細胞中存在一種異常激活的蛋白——RAS蛋白。這種RAS蛋白通過與另外兩種具有抗癌作用的蛋白INK4A和ARF產生作用,從而調控細胞周期。
而通過實驗他們進一步發現,生物鐘對細胞周期竟然起到了決定性的作用。這樣科學家就可以有的放矢地做研究,最終破壞癌細胞的無限增殖。
另外這項研究的研究人員還認為,應該將患者生物鐘節律的紊亂,作為癌症發生的一個潛在標誌。
無獨有偶,中山大學腫瘤防治中心冼勵堅教授領銜的科研團隊,也在將時間醫學應用於腫瘤
防治。課題組應用被移植了腫瘤的小鼠進行試驗,通過改變光照的方法人造時差,令小鼠晝夜節律紊亂。
結果顯示:小鼠的腫瘤生長速度加快了;而通過定時投食來恢復小鼠的晝夜節律,則腫瘤加速的結果會部分逆轉。
課題組還通過敲除小鼠的生物鐘基因的方式試驗,結果腫瘤生長速度更快,常用抗癌藥物治療效果更差。(可憐的小鼠……)
兩項試驗也說明了,生物鐘基因可能起到抑癌作用。
隨後,冼勵堅課題組在我國還率先開展了基於時間調節的腫瘤化療臨床研究,通過腫瘤細胞DNA合成時間與正常細胞DNA合成時間的時間差,在特定時間段內進行化療,可以殺死更多的腫瘤細胞,而儘可能少地影響正常細胞分裂成長。
據介紹,目前國內超過2000多名腫瘤患者在接受這種時間調節化療。
地球通過自轉,產生晝夜變換,而為了適應這種環境,人類產生了生物鐘。目前,時間生物學已經成為眾多科學家爭相研究的方向,相信在未來,無論是治療方案、藥物研發等各個方面,都會從中受益,更多基於生物鐘的突破性進展將會造福人類。


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