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PNAS:踪血液样本中的荷尔蒙和氨基酸水平能揭示出人体生物钟

来源:中国科学报 2012-08-30 15:39

追踪血液样本中的荷尔蒙和氨基酸水平能揭示出人体生物钟

近日,科研人员开发出了一种迅速而简便的方法,用于估计一个人体内的生物节律时间,这可能有助于优化个人医学治疗的给药和食物摄取。

你是一只早起的云雀还是熬夜的猫头鹰?科学家使用简单的分类解释了这些人之间的不同:他们拥有不同的体内生物钟。觉醒周期、消化系统活动和其他一些生理过程都受到这些生物钟的影响。近年来,研究人员还发现生物钟能够影响病人对药物的反应。例如,按照癌症患者体内的生物钟制定化疗时间表能够提高药效和降低副作用。

但是,内科医生无法制定这些疗法,因为测定生物钟是一项极为耗时且复杂的工作。目前大部分可靠的方法需要每隔一小时从病人身上采集血液样本,并追踪激素水平。因此,简单而又正确读取人体生物钟时间极为重要。

日本理化研究所发育生物学中心的Hiroki R. Ueda及其同事测量了几位健康的受试者在1.5天里的几种血代谢物的丰富程度,并且根据这些代谢物的生理节律振荡生成了一个分子时间表。

这个参考代谢物时间表能让相关科研人员准确地探测一个人的体内生物钟时间,并且只需要间隔12小时提取两份血样,而不像当前的方法那样需要密集地持续采样。

相关研究成果发表于美国《国家科学院院刊》上,研究人员表示,该实验表明,一个代谢分子时间表可以作为探测人体内生物钟时间的一种简便的诊断工具,而且有可能被用于临床环境中。这种代谢时间表提供了一种估计人体时间的简便方法,并且可能带来高度优化和个性化的药物和食物摄取方案。

作者提出,有时间限制的饮食可帮助减少体重增加和代谢疾病的风险,而且“生物钟疗法”,或者说根据身体时间的给药,可能帮助药物潜力最大化并且使毒性最小化。(生物谷Bioon.com)

Human blood metabolite timetable indicates internal body time

Takeya Kasukawa, Masahiro Sugimoto, Akiko Hida, Yoichi Minami, Masayo Mori, Sato Honma, Ken-ichi Honma, Kazuo Mishima, Tomoyoshi Soga, and Hiroki R. Ueda

A convenient way to estimate internal body time (BT) is essential for chronotherapy and time-restricted feeding, both of which use body-time information to maximize potency and minimize toxicity during drug administration and feeding, respectively. Previously, we proposed a molecular timetable based on circadian-oscillating substances in multiple mouse organs or blood to estimate internal body time from samples taken at only a few time points. Here we applied this molecular-timetable concept to estimate and evaluate internal body time in humans. We constructed a 1.5-d reference timetable of oscillating metabolites in human blood samples with 2-h sampling frequency while simultaneously controlling for the confounding effects of activity level, light, temperature, sleep, and food intake. By using this metabolite timetable as a reference, we accurately determined internal body time within 3 h from just two anti-phase blood samples. Our minimally invasive, molecular-timetable method with human blood enables highly optimized and personalized medicine.

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