脂肪细胞基因打破时钟执行关键代谢功能

英国的研究人员发现人体脂肪细胞有自己的内部时钟和昼夜节律，影响细胞生物化学的关键代谢功能和核心方面。由萨里大学时间生物学和综合生理学读者乔纳森约翰斯顿领导的科学家表示，他们在人类志愿者研究中的结果提供了可能具有临床意义的新见解。“因此，昼夜节律计时系统与人体生理学和治疗相关途径的许多核心方面有着密切的关系，”他们在科学报告中发表的论文中写道，该报告的标题是“ 转录组揭示的人类白色脂肪组织中的昼夜节律调节 ” 代谢网络分析。“

研究人员解释说，人体新陈代谢的许多方面都表现出日常变化，而这些变化部分归因于人体内置的昼夜节律计时系统。这种内部节律系统包括大脑内下丘脑的中央“主”时钟，以及存在于所有身体主要组织中的昼夜节律钟的集成网络。昼夜节律中断是代谢生理异常的原因，并且与肥胖和夜班工作的其他有害生理方面有关。研究小组写道：“人类时钟彼此之间以及环境的错位被认为是肥胖和与轮班工作相关的相关病症的主要原因。”

据估计，近一半的所有小鼠基因在至少一种组织中表现出昼夜节律表达谱，并且这些基因中的许多基因对于生理功能是不可或缺的。然而，进行类似的转录组学研究以研究人体中的节律性基因表达并不容易，因为我们不能从血液以外的每个人体组织中取样。

最近的研究主要集中在调查人体脂肪或白色脂肪组织(WAT)基因表达的昼夜节律，萨里大学团队招募了7名人类志愿者。参与者都是男性，在实验室外经历了受监管的睡眠 - 觉醒周期和用餐时间，然后进入实验室，在那里他们保持相同的睡眠 - 觉醒和进餐时间。然后参与者经历了37小时的“恒定常规”，在此期间，在暗 - 暗，快速进食和睡眠 - 觉醒周期中没有变化。“在常规常规方案中揭开昼夜节律可以消除/最小化环境中的节律变化，摄食行为和睡眠 - 觉醒生理，这些已知会影响24小时的节奏，”该团队指出。

他们每六个小时对每位参与者的脂肪组织进行活组织检查，以进行转录组学分析。结果确定了脂肪组织中的727个基因，这些基因表达了自己的昼夜节律，与光或摄食等外部影响无关。大约三分之一的基因在早晨表现出峰值，其他三分之二在晚上达到峰值。许多基因参与了关键的代谢功能。早晨峰值转录物包括与调节基因表达和核酸相关的基因的转录物，而在晚上达到峰值的基因转录物与氧化还原活性和有机酸代谢相关。正如可以预料的那样，“人类皮下白色脂肪中最常见的节律过程是与脂肪酸代谢相关的过程，”作者写道。有趣的是，比较人类脂肪的基因转录物结果与人类血液和动物脂肪中先前的节律转录研究结果，表明昼夜节律基因只有部分重叠。在小鼠白色脂肪组织中表现出昼夜节律性的32个转录本在该团队的人类脂肪研究中也被分类为节律性的，而在人类和独立的狒狒白色脂肪组织数据集中仅有14个基因是节律性的。人体脂肪数据与之前人体血液数据的比较发现了14种常见的节律基因。在小鼠白色脂肪组织中表现出昼夜节律性的32个转录本在该团队的人类脂肪研究中也被分类为节律性的，而在人类和独立的狒狒白色脂肪组织数据集中仅有14个基因是节律性的。人体脂肪数据与之前人体血液数据的比较发现了14种常见的节律基因。在小鼠白色脂肪组织中表现出昼夜节律性的32个转录本在该团队的人类脂肪研究中也被分类为节律性的，而在人类和独立的狒狒白色脂肪组织数据集中仅有14个基因是节律性的。人体脂肪数据与之前人体血液数据的比较发现了14种常见的节律基因。

“人类脂肪组织常见的昼夜节律基因和至少一个血液数据集参与了细胞功能的基本过程; 即昼夜节律调节，代谢过程，转录和翻译，“作者写道。“人类和小鼠脂肪组织中昼夜节律转录组之间的低重叠可能源于物种差异以及脂肪库的不同生理特性。”

该团队还通过观察分子相互作用和代谢途径，研究了转录组数据的功能性后果。结果支持脂肪昼夜节律在脂肪酸代谢，核酸代谢和细胞功能的其他关键方面如柠檬酸循环中起关键作用的建议。“计算机途径分析进一步表明了脂质和核酸代谢的昼夜调节; 它还预测了昼夜变化，“他们说。“这些新发现表明昼夜节律过程与人类白色脂肪组织细胞代谢中的特定和关键代谢途径有关。”

“由脂肪细胞组成的组织不仅储存多余的能量，它们是活跃的代谢组织，充满了自己的节奏，”约翰斯顿说。“这是我们第一次能够识别人体脂肪中的这种节律。这为我们提供了有关人体新陈代谢在一天中如何变化的更多信息，以及可能为什么身体在白天和晚上以不同方式处理食物的原因