北京时间10月2日17时30分,2017年诺贝尔生理学和医学奖揭晓。美国遗传学家杰弗里·霍尔(Jeffrey C. Hall)、迈克尔·拉斯巴什(Michael Rosbash)和麦克·杨(Michael W. Young)分享奖项,理由是他们“在控制昼夜节律机制的发现”。
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通俗地说,他们获奖的研究是:为什么越来越多的人发现自己开始变丑变胖变笨了?
而原因也很简单:熬夜!
随着研究的深入,三位科学家发现,昼夜节律的紊乱,与内分泌代谢疾病,例如肥胖、糖尿病、高血压、高血脂、严重的脑部疾病,例如阿尔茨海默病,乃至肿瘤的发生发展都有关联。
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简而言之,2017年如此重磅,受全世界关注的诺贝尔医学奖,其实就在告诉所有人一件很简单的事:在正确的时间做正确的事,按时吃饭,到点睡觉,别熬夜了!
到底这个神奇的生物节律是怎么研究出来的呢?
研究发现过程
2003年,杰弗理·霍尔教授在美国加州大学旧金山分校神经科学部门进行博士后研究工作,他研究的就是一个奇怪的经常早睡早起的家族。
这个家族成员总在凌晨3、4点起床,晚上6、7点就睡觉。这和大部分人的生活习惯大不相同。可是奇怪的是,他们这种独特的生活习惯源于家族成员身上的一种名为“PER2”的基因发生了突变,这是一种管睡觉的基因,正是这突变导致他们的早起早睡。
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研究人员为了更具体地研究这种睡觉基因,就把这种基因转到了小白鼠的身上。奇怪的事情发生了,拥有这种基因的小白鼠不仅开始早睡早起,而且吃嘛嘛香。
小白鼠拥有这种睡觉基因之后,连带着管吃饭的PER1基因也突变了,而因为吃得更多,还导致了这群小鼠发胖,肥胖问题紧随而来。
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此类基因又称时钟基因。在正常情况下,它们会在相同的时间打开和关闭,以保持睡眠和饮食周期的均衡。
但如果其中有基因发生突变,就将打破这一环节,从而使得机体的各种生物钟不能步调一致。
诺贝尔奖委员会表示:“(获奖的)杰弗里·霍尔等三人的研究是先驱性的,他们克隆出时钟基因,让大家进一步认识到这种神奇的规律现象。”
熬夜的危害
获奖者之一的迈克尔·罗斯巴殊教授,说起了一组罕见病例:近二十年来,各国医生发现了一些“睡不着觉的家族”,这些家族的人得了怪病,就是至少三四十年都没好好睡过。
他逐渐发现,这些罕见病人的大脑下丘脑、杏仁核等区域存在着控制节律的基因突变或紊乱。
“我们已发现一些经典的节律基因,它们很精细地工作着,相互钳制,此消彼长。它们还通过大脑神经调控着全身的器官,让大家有节律地工作着,由此也形成精妙的外周节律环,这样全身其实存在着大量的节律相关基因。一旦打破,会出现问题,疾病可能匍匐而来。”
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迈克尔·罗斯巴殊教授说,2013年,他在一项肥胖研究就发现,通过调节小鼠体内LGR4基因开关,可以影响肥胖的发生。
简单来说,如果在小鼠体内去除这个LGR4基因,小鼠的体重会减轻,各项代谢指标,包括血糖、血脂、血压等,均会明显好转。
他们研究进一步发现,LGR4基因其实具有某种节律基因的特征和功能,它会控制小鼠体内某些代谢功能的延迟或提前。
敲掉一个基因就会出现这个现象,而长期的昼夜颠倒、节律紊乱,就更可能引发一些不可思议的变化。
另一位获奖者,迈克尔·杨在2015年的一项研究中发现,由于熬夜缺乏睡眠,神经突触部分被星形胶质细胞大量吞噬。
这些星形胶质细胞像是微型的吸尘器,当大脑连接变得衰弱和分裂的时候,就会开始清除神经突触细胞,从而减少了神经递质,导致大脑神经传导变慢、反射时间变长。所以熬夜将造成大脑开始吞噬自己。
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同时,慢性睡眠限制(连续五天保持熬夜)将导致小胶质细胞激活的迹象增加。由于小胶质细胞的低水平持续激活可导致严重的脑部疾病,例如阿尔茨海默病(老年痴呆症),和其他形式的神经变性都观察到持续的小胶质细胞激活。
他还发现,调节节律的关键基因失效后,会促使肿瘤发生。
此外,不按时吃饭、不按时睡觉,不仅引发肥胖,还会引发糖尿病、高血压、高血脂等代谢疾病。
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因为这三位得主极有创意的发现,昼夜节律学已经发展成为一个涉及面广且动态发展的学科领域,并且一定会对人类做出巨大贡献。
一个行为可以由基因来控制
生命体适应地球环境的一个重要表现就是,感知并适应地球各种周期的变化,比如昼夜节律(夜伏昼出)、季节变化(冬眠)等。
这种行为几乎普遍存在于从低等到高等的各种生命体内,细菌、藻类,直到哺乳动物,乃至人类。
“在这一发现之前,人们从未想到过,一个行为可以由基因来控制。”
这三位获奖者在领奖时说,自从孟德尔发现遗传规律,大家知道基因可以控制生命体的一些基本特征,比如种子的大小、眼睛的颜色等,但一种相当复杂的行为也可以由基因来控制,这还是第一次。
目前,人们在哺乳动物中已发现十多个控制昼夜节律的基因,如Bmal1、Clock等基因。其中,在人体内有三个per基因(Per1,Per2,Per3)被发现。昼夜节律的分子机制现在已经相对清楚,几乎所有的相关基因都已被找到。
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这也是诺贝尔奖第一次颁给昼夜节律的研究领域,尽管生命科学界的同行已经期待了好多年,感到这个领域应该获奖,因为它涉及到了如此基础的生命活动,已经成为一项经典研究。
调整生物钟的具体方法:
1、 在固定的时间里睡觉
如果你现在已经养成了凌晨2点睡觉,早上10点起床的生活,那么从今天开始,严格限制睡眠时间,比如晚12点到早8点,只有这个时间段能睡觉。
醒后不要赖床,必须起来,一整天也要远离卧室,不要一不小心又躺到床上睡一会。
2、 在睡前洗个热水澡或者泡脚
洗澡时,人的体温会上升,洗完澡后,当身体逐渐从热的状态中凉下来时,会感到困意。
3、 睡觉前不要玩手机、电脑等电子产品,睡觉时关掉灯
如果有光源或者灯光,会让眼睛分辨不出来是白天还是黑夜,电子产品产生的蓝光会刺激身体,抑制褪黑素分泌,不利于形成睡眠。
所以睡前要远离手机,不是说着玩儿的。此外,早上可以拉开窗帘,有亮光刺激后,褪黑素会消退,有利于快速清醒。
4、 保证睡眠周期
人的睡眠是有周期的,一般来说一个周期是90分钟,每晚要经历4-6个周期,所以建议大家把睡眠周期安排成完整的N个90分钟,在浅度睡眠钟醒过来,人才不会感到过分难受。
当然,每个人的睡眠周期实际上不太一样,有人可能80分钟就能完成,有人可能需要100分钟,需要按自己的实际情况调整。
5、碳水化合物饮食
研究发现,碳水化合物有利于促进睡眠,而高蛋白食物有助于保持人清醒。所以在晚餐中,要多摄入碳水化合物,少吃大鱼大肉,这样晚上可以拥有一个好睡眠。
疾病基因检查
除了正常的作息外,基因的突变也是引起疾病的重要因素。一般来说70%至80%的人,随着年龄增大、不良生活习惯、环境因素的影响等,基因会受到破坏甚至突变,从而诱发癌症等其他疾病。
癌症基因检测项目,涵盖165种男女常见癌症。基因检测通过检测人体内疾病易感基因,预测疾病的患病风险,从而指导生活方式、环境、医疗等外在因素的选择或调整,实现对疾病的针对性预防和监控。
(摩罗编辑)