生物钟中枢神经系统SCN参与限制性饮食期间小鼠体温稳态的调控

来源 :南京大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:psoftw
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在自然界中,包括人类在内的大多物种的生命活动都受到昼夜节律的调控。在分子水平上,昼夜节律受核心生物钟基因的转录翻译的负反馈环驱动,导致高达50%基因呈现昼夜节律,从而实现行为和生理过程的昼夜变化。这个节律系统可以受到光输入信号或非光输入系统(如限制性饮食、温度)牵引,来重置和重编程昼夜节律。在组织水平,下丘脑的视交叉上核(SCN)是哺乳动物的主要昼夜节律起搏器;它协调和同步周围组织中的从属振荡器,从而使得环境的昼夜节律与机体的昼夜节律同步化。如身体活动、睡眠、免疫功能和体温都有明显的昼夜节律。损毁SCN会导致大部分生理和行为的昼夜节律都消失。因此,SCN和外周组织的耦合实现了全身水平稳定的昼夜节律,有利于哺乳动物更好地适应日常环境周期。但是SCN对哺乳动物的生理功能除维持昼夜节律这个重要功能外,其他的功能不清楚。时间限制性饮食和能量限制性饮食被认为是一种可行的饮食干预昼夜节律,可以起到治疗作用,包括抵抗肥胖、肝脏脂肪变性、炎症,并已证明可以增强生物钟基因表达振荡幅度。因此,时间限制性饮食具有作为预防或治疗衰老相关疾病、代谢和心血管疾病的治疗方法的潜力。然而,时间限制性饮食潜在的副作用尚未经过仔细调查。大多数哺乳动物的体温每天都在一个狭窄的范围内振荡,这个范围受到稳态和昼夜节律的调节,维持体温稳态对于动物存活至关重要。在人类和啮齿动物中,下丘脑作为温度控制中心,与其他体温调节系统(如肌肉,皮肤和血管)一起维持体温稳态,使体温保持在37℃左右。在下丘脑内,背内侧核(DMH)是调节体温的重要区域,同时对于小鼠行为和食物预知活动的昼夜节律也是至关重要的。SCN直接投射到DMH和其他下丘脑区域,并驱动体温的昼夜振荡。同时体温的昼夜节律也能够作为一种机制同步周围组织的昼夜节律。但是SCN如何作为主昼夜节律起搏器发挥作用,以维持体内的体温平衡尚不清楚。在本课题研究中,我们发现限制性饮食条件下小鼠的体温稳态受到严重损害,更甚者会导致死亡。ZT16-20(ZT0表示开灯,ZT12表示关灯)和ZT4-8时间段限制性饮食小鼠在21℃下死亡数量接近一半,而当限制性饮食被限定在ZT10-14时间段,小鼠的生存率会大幅上升。这种现象与生物钟的调节和体温稳态丧失引起的严重低温相关。我们发现时间限制性饮食能够重编程背内侧核(DMH)中的昼夜节律基因表达并抑制参与体温调节的基因的表达。通过损毁SCN破坏生物钟,极大地提高了限制性饮食小鼠的存活率,改变了DMH基因表达谱,特别是改善了体温调节相关的基因的表达。通过持续光照扰乱SCN的偶联,也能够明显增加限制性饮食小鼠的存活率。我们的研究结果表明,限制性饮食会对机体特别是体温稳态产生比较严重的影响,同时SCN在体温稳态调节中起到了意想不到的负调控作用。
其他文献
自然界中,DNA是储存遗传信息的物质,Waston-Crick发现的DNA右手双螺旋结构是由于碱基对(A-T,G-C)相互作用形成氢键而构成的。西曼教授(Nadrian C.Seeman)在二十世纪八十年代首先提出了使用DNA自组装DNA纳米结构,他们构造了具有确定几何形状的基元结构-分子瓦及其由分子瓦自组装的纳米结构。2006年,罗斯曼(Rothemund)开发了一种称为DNA折纸术(DNA O
学位
重金属是典型的累积型污染物,具有不可降解性、生物毒性和持久性等特征。土壤中重金属元素的富集对土壤健康、农作物安全和生态环境存在潜在的威胁。我国西南地区是Cd等多种重金属的地质高背景值区域,其高背景形成的主要原因是碳酸盐岩的风化成土作用。然而目前国内外对于岩溶地质高背景地区土壤重金属的富集机制尚不清楚,关于岩溶区土壤中重金属的来源学术界目前存在很多争论,而岩溶地质高背景地区土壤—水稻系统中重金属的生
学位
学位
作为一种新兴有机污染物,得克隆(DP)的环境行为及其环境效应受到人们广泛关注与重视。我国电子垃圾处理点、阻燃剂生产点、城市工业区等典型区域土壤中DP污染问题日益严重。土壤圈是自然环境的重要组成要素,环境有机污染物在土壤-植物系统中的迁移转化过程与农产品安全和人类健康关系密切。然而,目前关于DP在土壤中的环境行为及其生态效应研究较少,对它在土壤-植物系统中的迁移转化过程尚不清晰。因此,本论文以江苏省
学位
学位
心肌梗死(Myocardial Infarction,MI)是世界范围内最主要的致死疾病之一。心肌梗死会导致心肌细胞永久性丧失和瘢痕组织的形成,瘢痕组织一旦形成就会终生留存,并将进一步导致心律失常、心力衰竭或心源性猝死等疾病的发生。目前心肌梗死急性期后的医治方法主要为药物治疗法,这种治疗方案可以改善心脏功能,但无法使丧失的心肌细胞再生,也无法使患者的心脏恢复到病发前的运动耐量,因此心肌梗死患者的长
信息时代,数据传输与处理技术的迅猛发展在改变社会日常生活各个方面的同时,也使得个人数据的价值日趋提升。打通信息孤岛,推动数据流转,整合有效数据以挖掘数据价值是当前信息技术领域研究的热点。然而,用户的个人数据与切身利益息息相关。日益严峻的信息安全威胁和隐私保护意识的增强,促使安全与隐私问题成为了互联网信息产业亟待解决的重点问题。密码学技术是维护网络与信息安全的关键技术,能够在开放复杂的网络环境下保证