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        晝夜節(jié)律鐘如何相互溝通
        
			
        
				2019-06-19 14:56:22
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        多個生物鐘控制動物和人類的生理和行為的日常節(jié)律。這些時鐘是否以及如何相互連接仍然是一個基本懸而未決的問題。一項新的研究表明，在某些情況下，中心時鐘控制著晝夜節(jié)律。
        

        晝夜節(jié)律鐘如何相互溝通
        

        無論是飛行，鼠標還是人類，生物鐘都是驅(qū)動所有動物晝夜節(jié)律的核心機制。然而，一個中央時鐘的概念調(diào)節(jié)所有身體的過程的時間是不正確的。相反，大多數(shù)生物都有大量的生物鐘：大腦中的中心時鐘和器官和系統(tǒng)中的各種外圍時鐘。
        

        然而，這些時鐘如何相互通信，它們?nèi)绾瓮揭约爸醒霑r鐘是否為所有其他單元設置時間仍然很大程度上未知。來自維爾茨堡大學和瓦爾帕萊索大學(智利)的國際科學家團隊最近揭示了果蠅中心和外圍時鐘之間的聯(lián)系，并提供了所謂的“耦合振蕩器模型”的實驗證據(jù)。一個“主”時鐘和多個“從時鐘”。
        

        Würzburg部分研究由維爾茨堡大學生物中心神經(jīng)遺傳學教授Christian Wegener，博士后Mareike Selcho博士進行。學生Franziska Ruf和Jiangtian Chen以及學生Gregor Bergmann?？茖W家們在最新一期的“自然通訊”雜志上發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)。
        

        激素給孵化提示
        

        “在這項研究中，我們專注于連接果蠅大腦中的生物鐘與產(chǎn)生類固醇激素的前胸外周時鐘的神經(jīng)通路，”Christian Wegener解釋說。什么使腺體如此有趣，它產(chǎn)生激素蛻皮激素，給果蠅的信號“長大”意味著它定義果蠅孵化的時刻。孵化過程遵循嚴格的時間表：通常僅在清晨進行。
        

        從科學的角度來看，另一個方面使這條通路和腺體如此有趣：“人類有一個類似的系統(tǒng)可以以類似的方式工作，”Mareike Selcho說。在這里，腎上腺皮質(zhì)具有與前胸腺相似的功能。但是，它代替蛻皮激素分泌糖皮質(zhì)激素，糖皮質(zhì)激素被認為在同步哺乳動物的晝夜節(jié)律鐘中起著重要作用。當同步在人類中永久失調(diào)時，這可導致從抑郁癥到心血管疾病和代謝紊亂的各種疾病。
        

        中央和外圍時鐘之間的通信
        

        早期研究的結(jié)果支持這樣的假設，即果蠅大腦中的中心時鐘與前胸腺的外周時鐘相通。因此，即使將它們保持在恒定條件下，即在沒有規(guī)律的晝夜循環(huán)的情況下，兩個時鐘都必須在通常時間用于蒼蠅孵化。在正常的晝夜節(jié)律存在的情況下，就像在自然界中發(fā)生的那樣，單獨運作的外圍時鐘足以在清晨維持孵化。在這種情況下，中央時鐘的故障沒有問題。
        

        在尋找連接途徑時，維爾茨堡的科學家們專注于特定的神經(jīng)元，這些神經(jīng)元可以促進中心和外圍時鐘之間的接觸，即所謂的PTTH神經(jīng)元。“他們應該非常適合連接時鐘，因為它們的空間布局，”Christian Wegener說。
        

        事實上，維爾茨堡的科學家們能夠證明PTTH神經(jīng)元在果蠅的大腦時鐘與其周邊對應物之間建立了直接聯(lián)系。他們在實驗中表明，中央時鐘神經(jīng)元產(chǎn)生一種特殊的神經(jīng)肽，它將時間信息傳遞給PTTH神經(jīng)元。PTTH神經(jīng)元又將信息傳遞給前胸腺的起搏器并調(diào)節(jié)蛻皮激素的產(chǎn)生。
        

        維爾茨堡的研究人員發(fā)現(xiàn)他們的主人和奴隸理論得到了他們智利同事工作的證實。智利的研究人員進行了許多實驗，他們以各種組合人為地減緩了果蠅的生物鐘，并觀察了對孵化行為的影響。
        

        結(jié)果：當兩個時鐘運行得更慢時，“陰影節(jié)奏”從正常24小時增加到超過27.當外圍時鐘繼續(xù)以常規(guī)速度運行并且中央時鐘減速時，觀察到類似的效果。反之亦然 - 即正常工作中央時鐘和減慢外圍時鐘- 孵化行為在24小時間隔內(nèi)保持不變。
        

        “這是第一個將晝夜節(jié)律鐘連接起來的綜合實驗性描述，它表明耦合振蕩器模型在某些情況下實際上是正確的，”Christian Wegener說。但他承認，從了解晝夜節(jié)律鐘的確切相互作用來看，科學還有很長的路要走。畢竟，最近的研究結(jié)果表明，各種機制交織在一起，并提供反饋回路。所以Wegener確信“這不容易。”
        
			

			
          
        
			
        
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