Science子刊：揭示肌肉活动调节肝脏昼夜节律

2021年9月23日讯/生物谷BIOON/---生物钟（也称为昼夜节律）是确保某种生理过程在白天或夜晚的特定时间发生的机制。它由大脑在总体上进行协调，但每种器官或组织也要接受特定的调节。根据地球物理时间进行调整是优化过程的一种方式，但是肝脏如何“知道”什么时候是白天或黑夜？

在一项新的研究中，西班牙加泰罗尼亚研究与高级研究所（ICREA）研究员Salvador Aznar-Benitah博士领导的一个研究团队发现了骨骼肌如何调节肝脏功能并决定脂肪代谢。具体来说，一种由肌肉分泌并通过血清到达肝脏的蛋白--- BMAL1---负责调节肝脏大约35%的代谢功能。这种器官其余的基础功能和其他与碳水化合物代谢有关的功能与肌肉活动无关，由基础昼夜节律调节，也就是说，由大脑调节。相关研究结果发表在2021年9月22日的Science Advances期刊上，论文标题为“Integration of feeding behavior by the liver circadian clock reveals network dependency of metabolic rhythms”。

Aznar-Benitah博士说，“这是一项非常好的发现，因为它首次证明了大脑以外的组织和器官的昼夜节律钟之间需要沟通，而且我们可以看到肌肉和肝脏之间的这种沟通会因衰老而发生改变。当我们变老时，细胞不再服从生物钟，并开始以非最佳的方式执行功能，结果就是造成组织老化。”

这些作者通过在没有生物钟的小鼠中仅在肝细胞中表达Bmal1并控制食物摄入的时间，确定了进食和肝脏时钟之间的相互作用。他们发现，BMAL1和转录因子CEBPB的合作作用调节了每日肝脏代谢的转录程序。在功能上，肝脏时钟和进食节律足以驱动时间上的碳水化合物平衡。相比之下，与氧化还原和脂质代谢相关的肝脏节律需要与骨骼肌时钟沟通，这表明了外周时钟之间存在交叉对话。

肝脏是糖和脂肪代谢的指挥者

肝脏的主要作用是帮助身体消化食物，主要是脂肪和糖类。大脑是我们身体中糖的主要消费者，而让我们能够移动、奔跑和跳跃而且也使心脏能够泵血的骨骼肌是脂肪的主要消费者。

强制喂食节律对全身代谢和自主肝脏时钟的影响，图片来自Science Advances, 2021, doi:10.1126/sciadv.abi7828。

这些作者在这项新的研究中揭示，肝脏在脂肪的代谢中不是自主的，是肌肉发出是时候开启脂肪代谢以及它应该如何进行的信息。Aznar-Benitah博士说，“我们没想到会发现肝脏和肌肉之间的这种联系，因为这在以前并不为人所知，但是，仔细想想，脂肪管理由其主要消费者之一协调是完全有道理的。碳水化合物代谢取决于大脑所行使的基础协调。”

昼夜节律与衰老

2011年至2019年期间，由Aznar-Benitah博士领导的干细胞与癌症实验室已发表的几项研究解释了随着年龄的增长，昼夜节律是如何改变的，不再关注与昼夜周期相匹配的过程以优化结果，而是关注损伤修复。这种变化导致了对生理过程的“忽视”，并造成组织和器官的加速老化。他们还发现，昼夜节律在摄入低卡路里饮食时得到了最好的保存。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Salvador Aznar-Benitah et al. Integration of feeding behavior by the liver circadian clock reveals network dependency of metabolic rhythms. Science Advances, 2021, doi:10.1126/sciadv.abi7828.