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德州大学西南医学中心的科学家找到了控制人体生物钟的关键性的细胞。我们常说的生物钟是包括人在24小时之内的睡眠与觉醒,以及激素的分泌,人体的代谢和血压稳定等重要的功能。这种细胞可以调控这些生物节律。
昼夜节律是由位于下丘脑的视交叉上核(SCN)来控制的,但是研究者以前并没有找到众多涉及时间节律的神经走行的准确位置。
“我们发现了一组SCN处的神经,这组神经可以分泌昼夜节律过程中所必须的神经介素S(NMS)。”德州大学西南医学中心霍华德休斯医学研究所(HHMI)的调查者,《Neuroscience》的编委Joseph Takahash博士说
。
这项发现已经发表在《Neuron》上了,它将为一些昼夜节律方面的相关疾病的治疗提供重要的依据。从轻微的时差感和睡眠障碍到像阿尔兹海默病这样的神经疾患以及代谢问题和抑郁症都是和大脑中的节律是有关系的,因此这项研究的意义重大。
1970年,研究表明视上核神经交互和协调细胞贯穿机体并控制人体生物节律,但是视上核包括了许多可以分泌神经肽类和神经传递素的的神经。
“哪一些神经在节律中起到主导作用在神经生物学方面并不清楚。本次研究是我们认识生物钟方面的巨大进步”资深研究者Masashi Yanagisawa博士说,Masashi Yanagisawa博士是分子基因方面的副教授,前德州大学西南医学中心的调查者,现在是日本Tsukuba大学睡眠研究所的所长。
NMS是一种神经肽类物质,主要由神经蛋白组成,用来在神经之间传递信息。研究者构建了一种特殊的小鼠模型,来观察分泌NMS的细胞是不是像起搏器一样调控着生命节律。研究者发现NMS神经改变了整个小鼠体内的生物节律。除此之外,这项研究为阐明机体的同步生物钟节律提供了新的视角。Takahashi博士识别并克隆了第一个和动物昼夜节律相关的基因称为时钟基因。然后,Takahashi博士的实验室发现通过敲除时钟基因和Bmal1基因可以改变胰腺中胰岛素的分泌,并且他们确定了CLOCK-BMAL1蛋白复合体的三维结构,这种蛋白复合体被认为是生物钟发生的启动电源。
Yanagisawa博士首次发现了内皮缩血管素在心血管系统中的重要作用,然后,他对下丘脑神经肽的认识,发现睡眠与觉醒是受单一神经肽来控制的。他的实验室已经找到了很多调整食欲,血压激素的受体,此外,还有一些关于能量代谢,应激反应,情绪和其他功能方面的神经肽类物质。