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地球是完美的生存地，為了能夠在這里爭取到一張「站票」，地球上的生物想盡各種辦法協(xié)調(diào)自己，才能在地球長期生存。

植物為了更好的生存，每天都在進(jìn)行周期性的光合作用，白天開始化學(xué)反應(yīng)，晚上停止。人類為適應(yīng)地球環(huán)境，同樣也協(xié)調(diào)出適合自己的生物節(jié)律。24小時(shí)的清醒和睡眠交替，血壓、體溫、激素分泌、腸胃蠕動(dòng)等生理活動(dòng)也按一定的順序周期性地變化。

而這些規(guī)律性的生物節(jié)律變化，正是人們口中所說的生物鐘！

人體內(nèi)生物鐘的節(jié)律平均為 24.2 小時(shí)，也就是每天慢大約 12 分鐘。但是每天 12 分鐘的「誤差」還是必須「校正」的，不然日積月累，我們?cè)诖蠹s兩個(gè)月后就會(huì)「晝夜顛倒」。

然而身體并沒有「晝夜顛倒」，而是通過外界環(huán)境來調(diào)節(jié)體內(nèi)的晝夜節(jié)律。在機(jī)體水平上，哺乳動(dòng)物的生物鐘系統(tǒng)是一個(gè)多層次結(jié)構(gòu)，由主時(shí)鐘和位于外周組織的子時(shí)鐘構(gòu)成，其中的主時(shí)鐘位于下丘腦中的視交叉上核（suprachiasmatic nucleus,  SCN）。

外界環(huán)境中對(duì)哺乳動(dòng)物影響最大的是光照信息，它首先通過視網(wǎng)膜被傳遞到 SCN。主時(shí)鐘則根據(jù)環(huán)境時(shí)間調(diào)節(jié)自身內(nèi)在的時(shí)間節(jié)律，使之與外界環(huán)境相協(xié)調(diào)。

協(xié)調(diào)好后，主時(shí)鐘再通過激素和自主神經(jīng)系統(tǒng)將協(xié)調(diào)好的時(shí)間信息傳遞到外周組織的子時(shí)鐘。最終優(yōu)化調(diào)節(jié)各個(gè)組織器官的生理活動(dòng)和功能，使人類的代謝、生理和行為適應(yīng)外界環(huán)境。

PER 和 CRY 基因，是主時(shí)鐘 SCN 晝夜節(jié)律形成的關(guān)鍵基因。在白天表達(dá)活躍，晚上表達(dá)被抑制，我們這里把它稱為白天基因。

PER 和 CRY 基因的表達(dá)情況，受到 CLOCK 和 BMAL1 蛋白的調(diào)控。CLOCK 和 BMAL1 蛋白通過與 PER 和 CRY 基因啟動(dòng)子的 E-box 區(qū)域結(jié)合，促進(jìn)其表達(dá)。但是，PER 和 CRY 的表達(dá)也會(huì)反過來抑制 CLOCK 和 BMAL1 蛋白的功能。

所以，剛?cè)胍沟臅r(shí)，PER 和 CRY 基因表達(dá)量達(dá)到峰值，并形成二聚體，進(jìn)入細(xì)胞核中，抑制 CLOCK 和 BMAL1，從而抑制 PER 和 CRY 的表達(dá)。由于，PER 和 CRY 不穩(wěn)定，會(huì)被緩慢降解掉。隨著夜色加深，PER 的量逐漸下降，并在黑夜結(jié)束、白天剛開始時(shí)，回到了整個(gè)周期的起點(diǎn)。并解除了對(duì) CLOCK 和 BMAL1 的抑制，從而重新轉(zhuǎn)錄出新的 PER 和 CRY。周而復(fù)始，就形成了一個(gè)周期振蕩的負(fù)反饋系統(tǒng)。

SCN 作為全身的主時(shí)鐘，接受外界光照信息后，經(jīng)過自身節(jié)律協(xié)調(diào)，通過自主神經(jīng)和激素調(diào)控個(gè)外周組織的子時(shí)鐘，使外周生物鐘管理各個(gè)器官的晝夜活動(dòng)。

SCN 細(xì)胞是神經(jīng)元，可以通過神經(jīng)纖維直接向外周傳遞晝夜節(jié)律信息；另外，SCN 將信息傳給松果體，周期性分泌褪黑素，同時(shí)還作用于下丘腦，調(diào)節(jié) CRH、ACTH 和皮質(zhì)醇的分泌。一般松果體在大約晚上 9 點(diǎn)時(shí)開始分泌褪黑激素，在早上大約 7 點(diǎn)半時(shí)停止分泌。而皮質(zhì)醇的分泌節(jié)律正相反，晨起分泌最多，夜間分泌最少。這兩種激素對(duì)于人體的作息和代謝都有著重要作用。

生物鐘對(duì)于機(jī)體內(nèi)穩(wěn)態(tài)和正常生理活動(dòng)的維持的意義是不言而喻的，它關(guān)聯(lián)了睡眠、飲食、認(rèn)知、行為、情緒、代謝等諸多生理指標(biāo)，與下游信號(hào)的偶聯(lián)和對(duì)外周器官的信號(hào)輸出影響著整個(gè)機(jī)體內(nèi)穩(wěn)態(tài)的自持，關(guān)系到生物是否能保證自身各部位協(xié)調(diào)有序并與環(huán)境相適應(yīng)。

一旦生物鐘「失靈」，人就會(huì)生病。如果這些控制環(huán)節(jié)出了毛病，就會(huì)造成各器官的生理節(jié)律「脫步」，帶來不好的后果，比如失眠、肥胖、心血管疾病，甚至因?yàn)榧?xì)胞分裂周期的「生物鐘」節(jié)律混亂而導(dǎo)致癌癥。 

所以養(yǎng)成良好的生活習(xí)慣，使全身的「生物鐘」系統(tǒng)同步協(xié)調(diào)地運(yùn)行，讓我們的身體更好的去擁抱這個(gè)地球，我們才能延續(xù)人類文明！

圖片來源：翻譯自谷歌

文中觀點(diǎn)為作者個(gè)人觀點(diǎn)

參考文獻(xiàn)

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作者：新醫(yī)谷·逸琳

審閱：北京協(xié)和醫(yī)院內(nèi)分泌科 王曦 醫(yī)師

編輯：燕白黃瓜

質(zhì)控：狗爪半夏