PNAS：研究揭示輪班工作如何擾亂機體代謝

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上夜班或按其他非標準工作時間表工作會增加你的肥胖和發展成糖尿病及其他代謝紊亂的風險，最後也會增加心臟疾病、卒中和癌症風險。

雖然發生這種情況的確切原因還不清楚，但是一項由美國華盛頓州立大學進行的新研究使科學家們離答案更近了一步。

之前大家認為，輪班工作者的代謝紊亂主要是由大腦的"主時鐘""驅動的，它通常能保持我們的身體處於晝夜循環中，並利用光信號來同步身體各器官和組織的節律。然而最近在線發表在PNAS期刊上的這項研究打消了這種觀念。該研究表明，在肝臟、腸道和胰腺中各自的生物鐘有它們自己的想法。

華盛頓州立大學的團隊和英國薩里大學的同事一起從健康的志願者身上收集了血液樣本，收集時這些志願者剛剛完成模擬的日間工作或模擬的夜班工作。研究者們分析了血液樣本中的代謝產物--即消化和一些細胞、器官中的其它代謝過程中化學反應的產物，比如食物分子的分解和氧化。他們發現，當進行夜班工作時，與消化系統相關的代謝產物的24小時節律已經移動了整整12小時，即使這些參與者的大腦中的主生物鐘只移動了約2小時。

消化器官中的生物鐘

"沒人知道人們的消化器官中的生物鐘會如此徹底和快速地隨著輪班工作的作息而改變，即使大腦中的主生物鐘能適應這種作息，"該文章的共同高級作者、華盛頓州立大學睡眠與表現研究中心主任、Elson S. Floyd 醫學院教授Hans Van Dongen說。"結果就是，輪班工作者身體里的一些生物信號認為現在是白天的同時，其它信號則認為現在是晚上，這將導致代謝被打亂。"

Van Dongen說，下一步是要查明，這種發生了時間位移的代謝物節律是被輪班工作者的睡眠/清醒作息改變，還是被變化的進食時間表所改變的，或是兩者共同改變的結果。一旦明確了這一點，科學家就可以嘗試著精確地指出潛在的細胞和/或激素進程，這將為輪班工作者的大腦和身體生物鐘帶來新的治療措施來防止對健康產生長期的消極影響。

長期健康後果

該團隊的工作也會影響到關於輪班工作者容易患上的一些其它慢性疾病的研究，包括慢性腎疾病和乳腺唉、前列腺癌和皮膚癌。

"我們相信我們的研究首次揭示了輪班工作和慢性腎病之間的聯繫的機制，"共同作者、華盛頓州州立大學藥學院副教授Shobhan Gaddameedhi說。他表示，在模擬夜班工作組中，兩種通常與慢性腎病相關聯的代謝物--色氨酸和犬尿氨酸的節律被改變了。

然而，作為一名癌症生物學家，Gaddameedhi首先想要揭開輪班工作與癌症之間的聯繫。"也許輪班工作者的代謝變化會關係到日後癌症發生相關細胞進程的改變，" Gaddameedhi說。"一旦我們理解了那些細胞進程，我們就可以潛在地鑒定出所涉及的基因，並使用我們所了解的信息來尋找預防輪班工作者患癌症的方法。"

用於研究節律的代謝組學

這項研究包含了14名參與者，每個人都在華盛頓州立大學健康科學學院思波坎校區的睡眠實驗室度過了七天。首先，一半的人進行了三天的模擬夜班作息，與此同時剩下的人進行了三天的模擬日班作息。然後，在他們均完成模擬輪班工作後，所有的參與者都進行一個固定日程，用於研究人體內不依賴任何外在影響的內在生物節律。在這個日程期間，他們以一個半蜷曲的姿勢保持24小時的清醒。他們每個小時會收到完全相同的點心，並被置於恆定的光照和室溫中。研究人員每三個小時提取一次他們的血液樣本。

研究者們在薩里大學代謝組學核心設施上對血液樣本進行分析，研究了132種與代謝和消化系統系統相關的不同代謝物。文章的第一作者、薩里大學的神經內分泌學教授Debra Skene說："有27個代謝物在模擬的夜班和日班作息中都遵循24小時節律。其中，有24個在模擬夜班作息中出現了戲劇性的12小時的節律位移，而這是在日班工作作息中未被觀察到的。這表明，只需三天的夜班作息就可潛在地擾亂代謝。若能精確指出被擾亂的代謝途徑，則會幫助闡明輪班工作和代謝紊亂之間聯繫的潛在機制。"

原始出處：

Debra J. Skene el al., "Separation of circadian- and behavior-driven metabolite rhythms in humans provides a window on peripheral oscillators and metabolism," PNAS (2018). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1801183115

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