肌肉细胞有自己的内部时钟,而根据新的研究,通过轮班工作破坏这种时钟会对衰老过程产生深远影响。 美国国家科学院院刊》(PNAS) 上发表的一项研究进一步证明了轮班工作对健康的有害影响。
轮班工作者的肌肉时钟被打乱
伦敦国王学院的研究小组发现,肌肉细胞有自己的时间测量机制,可以调节蛋白质的更替,从而控制肌肉的生长和功能。到了晚上,肌肉时钟会激活缺陷蛋白质的分解,从而在身体休息时使肌肉再生。这种内部肌肉时钟的变化与与年龄有关的肌肉流失(称为 “肌肉疏松症”)有关。这意味着,昼夜节律被打乱(如轮班工作中出现的情况)会加速衰老过程。
科学家们在研究中使用了经常用于生物研究的斑马鱼。斑马鱼与人类共享多达70%的基因,易于在实验室中改造,而且是透明的,可以很容易地在显微镜下观察到它们的肌肉。领衔作者、伦敦国王学院研究员杰弗里-凯鲁(Jeffrey Kelu)说:”为了研究昼夜节律紊乱对肌肉细胞的影响,我们通过过量表达有缺陷的时钟蛋白来破坏斑马鱼肌肉时钟的功能。然后,我们对斑马鱼进行了为期两年的观察,并将它们与健康对照动物进行了比较。
虽然在较小的年龄段(6 个月和 1 岁)没有观察到肌肉大小的明显差异,但没有肌肉时钟功能的鱼在 2 岁时出现了明显的早衰迹象。它们的身高更矮、体重更轻、游泳次数更少、游泳速度更慢。这些都是肌肉疏松症和活动能力普遍下降的典型特征,在轮班工人身上也观察到了这种现象”。为了了解潜在的机理,研究人员研究了蛋白质的新陈代谢,这是维持肌肉质量所必需的一个过程,通常会随着年龄的增长而受损。他们发现,在夜间休息时,肌肉时钟会调节因白天使用而积累的有缺陷肌肉蛋白质的分解。
昼夜节律生物学用于开发防止轮班工人肌肉流失的疗法
研究表明,这种 “夜间清除 “对维持肌肉功能至关重要。因此,缺陷蛋白质的积累可能会导致肌肉时钟紊乱的老鱼和轮班工人的肌肉加速衰竭。凯鲁博士说:”在英国,约有四百万轮班工人在维持企业和紧急服务昼夜运转方面发挥着至关重要的作用。我们的研究进一步证明,轮班工人的昼夜节律紊乱会影响多方面的健康。研究人员认为,了解昼夜节律紊乱是如何导致肌肉疏松症的,对于制定改善轮班工人健康和福祉的策略至关重要。
研究结果凸显了利用昼夜节律生物学开发治疗方法以防止轮班工人肌肉流失的潜力。目前正在对调节特定时钟蛋白的药物进行临床前研究。这为未来改善轮班工人衰老过程的疗法铺平了道路。这项研究的共同作者、发育细胞生物学专家西蒙-休斯(Simon Hughes)教授补充说:”这项研究表明,在小鱼幼虫这样一个简单的系统中研究肌肉生长这样复杂的问题,确实能让我们学到一些东西。当然,我们仍需验证这是否也适用于人类–但至少鱼类向我们展示了该从哪里寻找答案。