生理功能与生物节律

近年来时间生物学(Chronobiology)迅速发展,研究表明,真核生物到高等动物(包括人类)的行为、生理功能和结构不是均匀、连续地运动,而是依各种生物周期变化着。就生理功能而言,已形成分支学科——时间生理学(Chronophysiology),定义是,在生物时间特性的基础上研究生理活动和生理因子的时间特征。     

生物节律和生物钟

从众多的生物节律现象可看出,动物、植物的生理机能和生活习性好象受体内某种内在的时钟控制,这种神秘的时钟称为“生物钟”,即生物感知时间的能力。而生物节律实际上是由生物钟控制的,是生物钟的外在表现。生物节律和生物钟的研究经历了3个主要阶段:50年代及以前的生物节律现象的描述阶段;60年代的模型建造阶段;70年代以来利用生物化学和分子     

生物节律影响巨核细胞发育和血小板产生的研究进展

自然界中生物体的生命活动、生活习性都存在着一定的周期性变化。生物昼夜节律的产生是以内源性的生物钟系统为基础的。生物钟不仅易受到外界环境的影响,而且可以通过调控一系列特定的下游基因的表达,影响生物体的生理生化过程。巨核细胞是生成血小板的前体细胞,经过分化、增殖、成熟和裂解,最终生成血小板。血小板是一种没有细胞核的特殊细胞,在生理性止血和器官修复上发挥着重要作用,同时参与血栓等多种疾病的发生。近几年借助现代分子生物学和细胞生物学手段,证实了哺乳动物的巨核细胞和血小板的生成呈现明显的周期性的变化,利用生物钟基因缺失模型进一步发现了生物钟基因对巨核细胞和血小板的影响。本文概述了生物节律对巨核细胞和血小板的影响,为进一步研究巨核细胞的发育和血小板生成机制提供了参考。     

生物节律影响巨核细胞发育和血小板产生的研究进展

自然界中生物体的生命活动、生活习性都存在着一定的周期性变化。生物昼夜节律的产生是以内源性的生物钟系统为基础的。生物钟不仅易受到外界环境的影响,而且可以通过调控一系列特定的下游基因的表达,影响生物体的生理生化过程。巨核细胞是生成血小板的前体细胞,经过分化、增殖、成熟和裂解,最终生成血小板。血小板是一种没有细胞核的特殊细胞,在生理性止血和器官修复上发挥着重要作用,同时参与血栓等多种疾病的发生。近几年借助现代分子生物学和细胞生物学手段。证实了哺乳动物的巨核细胞和血小板的生成呈现明显的周期性的变化,利用生物钟基因缺失模型进一步发现了生物钟基因对巨核细胞和血小板的影响。本文概述了生物节律对巨核细胞和血小板的影响,为进一步研究巨核细胞的发育和血小板生成机制提供了参考。     

慢性应激抑郁状态对大鼠外周神经内分泌因子生物节律的影响

目的：探讨慢性不可预见性应激状态下大鼠外周神经内分泌因子昼夜节律的表达特点。方法：成年雄性SD大鼠60只,随机分为模型组和对照组（n=30）,采用束缚、摇晃、鼠笼倾斜、湿垫料、冷刺激、拥挤（整夜）、断食或断水、夹尾、昼/夜颠倒等慢性不可预知性温和刺激结合孤养方式,每天暴露于2种应激原中饲养21 d,建立抑郁症模型。测定应激前后大鼠糖水偏爱、旷场行为及高架十字迷宫行为学变化。连续24 h分6个时间点（ZT1、ZT5、ZT9、ZT13、ZT17、ZT21）处死动物取血,每个时间点处死5只大鼠。放免法测定6个时间点血清促肾上腺皮质激素（ACTH）含量,ELISA法测定6个相同时间点血浆皮质酮（CORT）、褪黑素（MT）、血管活性肠肽（VIP）含量,采用单一余弦法比较2组大鼠上述各指标的节律周期、振幅、峰值相位、中值的变化特点。结果：与对照组相比,模型大鼠体重增加值明显降低（P<0.01）,各项行为学评分均显著减少（P<0.01）。慢性应激至抑郁样行为充分表达后,血浆ACTH、CORT的相位完全相反,时相大幅度提前,含量波动幅度减小,昼夜分泌节律紊乱;MT的24 h分泌节律完全丧失且整体水平下降,表达量显著降低;VIP虽仍存在24 h节律,但振幅明显降低,峰相位也延迟6 h,且表达量显著提高。结论：慢性应激抑郁状态可导致大鼠外周神经内分泌激素的近日节律非同步于SCN,表现为昼夜节律性和激素分泌量的异常。     

极端环境下的生物节律

生物节律是生物为了适应地球自转产生的昼夜交替而进化出的生命活动调节机制。从植物的光合作用和叶片开合,到哺乳动物的睡眠、觉醒、进食、代谢、激素分泌和体温变化等,都受到生物节律的调节。一般认为,内源性的节律较为稳定,并且具有温度补偿效应。中枢节律由外界光照条件所同步化;外周组织的节律如何受中枢调控,也受到机体自身代谢反馈的影响。然而,在某些极端环境下,例如长期处于极昼极夜的两极地区、氧气含量低且气温变化无常的高原地区、干旱且气温变化范围极大的沙漠地区、常年不见阳光的深海和完全脱离地球自然环境和重力的太空,除了光照之外的其他环境因素也会对整个机体的节律产生影响;长期在这些极端环境下生存的生物也由于自然选择,进化出了相关基因的多态性以及独特的节律表型。本综述将讨论光照、低氧环境和温度影响生物节律的分子机制,并总结对于两极、高原、沙漠地区,以及深海、太空中动物的生物节律在个体和分子层面上的研究。这些研究或许可以帮助更好地理解生物体如何适应极端环境,为需要在极端环境下开展工作的人们如何调整作息状态提供一定的参考。     

生物节律控制动物繁殖

由松果腺分泌的能控制哺乳动物生物节律的一种激素——褪黑激素(melatonin),现在正被用来控制农业动物的繁殖模式. 在澳大利亚和英国对绵羊的试验已获成功,对奶山羊和饲养的红鹿正在进行试验. 松果腺对控制昼夜和季节节律具有重要作用,它在黑暗时分泌褪黑激素.不同季节日长的改变能影响褪黑激素的分泌形式.驯养动物的许多品种,例如绵羊,通常是在日长变短的秋季繁殖,在夏季对这种类型的动物施用褪黑激素能导致提早繁殖,因为这种激素     

植物生物节律性研究进展

植物的生物节律是植物在亿万年适应环境的过程中经自然选择被保存下来的一种生物内在的、复杂而精细的生理调节系统,是目前植物学领域的一个新的研究热点。就植物近日节律、近年节律等生物节律当前研究成果进行了综述及展望。     

生物节律与生物钟 上

一、生物定时与生物周期现象大约60多年前,有位习惯在阳台上用早餐的学者,一天偶然看到有蜜蜂飞上阳台,叮在早餐的甜食上。在此后的几天里,他留心观察,发现蜜蜂几乎每天都在同一时间里飞来。接着他做了一个实验,从第五天起餐桌上不再放有甜食,结果连续两天蜜蜂仍每天按时飞来。这说明蜜蜂并不是无意间因餐桌上甜食的招引才飞来的。这种现象被称为生物定时(Biochroni-ze)。     

生物节律基因period3的研究进展

昼夜节律是所有真核生物和部分原核生物的基本特征,一组节律表达的生物钟基因形成24 h周期振荡的自主调节转录-翻译反馈回路。period（per）基因家族是生物钟反馈回路中重要组成成分,per3基因是period基因家族成员之一。人类的per3基因定位于染色体1p36,其编码区第18外显子中含有一个灵长类特有的串联重复序列（variable number tandem repeat,VNTR）。该VNTR包含一簇理论上的磷酸化位点,能影响PER3蛋白的磷酸化降解,影响PER3蛋白的功能。近年研究发现,per3基因多态性与睡眠结构、睡眠紊乱发病年龄、睡眠剥夺后次日清晨执行能力等密切相关。     

老年性痴呆的生物节律紊乱和治疗

痴呆（ｄｅｍｅｎｔｉａ）系指进行性记忆减退,并伴有智力功能及获得知识的技巧能力降低,如失认、失语、失用等。由于它多见于老年人,又叫老年性痴呆（ｓｅｎｉｌｅｄｅｍｅｎｔｉａ）。目前国际上通用的叫法为阿尔兹海默病（Ａｌｚｈｅｉｍｅｒ’ｓｄｉｓｅａｓｅＡＤ...     

O-GlcNAc修饰调节生物节律研究进展

生物体的睡眠/觉醒、进食等行为以及各种生理、生化、代谢过程都遵循着大约24 h的周期性变化,称为昼夜节律(circadian rhythms)。昼夜节律与能量代谢之间存在着紧密的联系。位于下丘脑视交叉上核(suprachiasmatic nuclei,SCN)的中枢生物钟与外周组织细胞中的生物钟共同组成了哺乳动物的昼夜节律系统。以CLOCK/BMAL1异二聚体为核心的转录/翻译负反馈环保障了节律系统的正常运行。各种蛋白质翻译后修饰参与了昼夜节律的调控。综述了氧连β-N-乙酰葡糖胺修饰(O-Glc NAcylation)在调节昼夜节律中发挥的重要作用。O-Glc NAc修饰可以增强一些生物钟蛋白的稳定性及转录活性,也可以影响其他一些生物钟蛋白的磷酸化及细胞定位。抑制生物钟蛋白的O-Glc NAc修饰导致细胞节律衰弱和多种节律基因表达下调。研究表明,O-Glc NAc作为机体能量代谢的感受器参与了多条细胞代谢相关信号转导通路的调节,O-Glc NAc修饰为能量代谢影响昼夜节律提供了一条新的途径。     

人体有三个生物节律

近年来，科学家们发现了人体内存在着三个不同的生物节律——体力、情绪、智力。     

抑郁症与生物节律紊乱的相关性研究进展

生物钟的正常运行使得细胞以及组织的活性和功能得以有序进行,从而保证机体功能更好地适应环境的变化。研究发现,抑郁症的发病机制与生物钟的紊乱有关。抑郁症不仅会对患者自身的情绪造成巨大影响,对机体内部的生物节律也会产生影响;而生物钟基因的多态性以及生物钟对单胺类神经递质、下丘脑-垂体-肾上腺轴和神经信号通路的调控,在抑郁症的发病过程中起着重要作用。因此,利用生物节律的变化可以作为治疗抑郁症的重要手段,包括光疗法、剥夺睡眠、睡眠/觉醒相位提前、联合疗法以及时间药理学的应用。     

生物节律紊乱与肿瘤发生的原由探秘

生物节律是维持生物体各项生理功能内稳态的重要保障,调控重要的日常生物过程和行为.近年来,由于外界环境变化和不良生活方式引起的机体生物节律紊乱已成为导致多种疾病的重要原因,其中节律紊乱与肿瘤发生发展具有密切关联.研究表明,生物节律紊乱通过打破机体的基因表达、代谢方式、免疫应答、神经内分泌和肠道菌群等方面的生理平衡而促进肿...     

生物节律基因Timeless的生物学功能研究进展

Timeless基因广泛分布于生物体中,是主要的生物节律基因之一,它通过与节律基因Per和Cry家族成员的相互作用影响它们的表达水平。Timeless和Tipin能够稳定复制叉,促进姊妹染色单体凝聚,对DNA复制有促进作用;在细胞周期中激活S期检测点,参与ATR-Chk1和ATM-Chk2的DNA损伤修复通路,加强细胞周期的阻滞以修复DNA损伤。Timeless是生物节律和细胞周期的连接者,在多种癌组织(如肝癌、肺癌、乳腺癌、结直肠癌、肾癌和胰腺癌)中的表达水平与癌旁非癌组织相比有差异,提示Timeless表达异常可能与肿瘤的发生和发展相关。     

动物内源褪黑素调控生物节律的研究进展

内源褪黑素对人类和其他哺乳动物的节律行为具有调控功能。生物节律是自然进化赋予生命的基本特征之一,生物体的生命活动受到生物节律的控制与影响。在哺乳动物中,节律调控中心是松果体,其主要功能是合成和分泌褪黑素。褪黑素广泛参与生物体节律行为的调节,本文从褪黑素的产生和作用机制,分别阐述褪黑素对昼夜节律行为和多种年节律行为的调控作用,同时明确褪黑素与生物钟及神经内分泌系统的直接作用和反馈互动的复杂集合,进一步揭示褪黑素调控生物节律的重要作用,以期为褪黑素的基础研究以及未来探究生物体的生物钟内源性发生机制提供参考。     

生物节律与生物钟(下)

三、生物节律的研究进展和成因探索也许有人会问,把繁杂的生物节律归纳为生态节律,生理节律以及心理节律和免疫节律,生态节律又进一步分为基本节律和近似节律等等,这看起来似乎是生物节律的成因分类,那么生物节律的成因又     

蓝藻生物节律性分子调控机制的研究进展

生物钟现象是一种普遍存在于生物界细胞的内源节律性保持机制。生物钟机制的存在可以使生物体的代谢行为产生并维持以24 h为周期的昼夜节律,从而更好地适应于地球自转所产生的环境条件昼夜间节律性变化。蓝藻是目前生物钟分子机制研究中的模式生物,其依赖于k ai基因家族成员的核心生物钟调控模式已经被众多研究者详细阐明。蓝藻生物钟的核心振荡器是由蓝藻k aiA/B/C的编码产物来调控的,Kai蛋白的表达模式具有节律性。KaiC蛋白磷酸化状态的节律性循环及输入、输出途径相关组成蛋白的翻译后修饰状态节律性循环共同组成其反馈回路,负责维持生物钟节律性振荡的持续进行并与环境周期保持同步。传统的蓝藻生物钟分子机制模型认为,节律性表达基因翻译产物的转录/翻译负反馈抑制环是生物节律性维持和输出的关键。遗憾的是,在其它物种生物钟分子机制研究中未发现由kai基因家族成员同源基因组成的节律性标签,这表明以k aiA/B/C为核心振荡器的生物钟系统并不是一种跨物种保守的生物钟系统。近期,人们发现非转录/翻译依赖的振荡器(NTO)也具有成为生物节律性产生和维持的“源动力”的可能。过氧化物氧化还原酶(PRX)氧化还原状态节律性是第一种被报道的跨物种保守的NTO节律性标签,这也日渐成为蓝藻生物钟分子机制研究新的热点。     

生物节律基因非编码RNA调控机制

节律性的振荡不仅存在于生物节律中枢也存在于外周器官、组织及细胞中,其产生依赖于节律基因的转录、转录后及翻译后水平调控。近几年,生物节律转录后水平调控机制研究成为热点。非编码RNA(ncRNAs)调控组分小RNA(microRNA)与长链非编码RNA(lncRNA)作为参与转录后调控的重要分子,已有研究表明microRNA与lncRNA调控节律基因mRNA与蛋白的相位及振幅。本文概述microRNA与lncRNA参与昼夜节律中枢与外周调控的研究进展,为生物节律转录后调控机制的进一步研究提供参考。