肝脏能直接感受光暗周期！

在我们的星球上，得益于地球的自转、公转，有了昼夜交替、四季更迭，让我们赖以生存的环境也随之出现周期性变化——光照、温度、湿度、食物无一不是如此。为了适应环境节律性变化带来的生存压力，地球上的生物体进化出了相应节律来使自己的生命活动与之同步——这就是生物钟。植物开花结果、鱼儿洄游产卵、候鸟迁徙过冬无不是生物钟的安排，人类的行为、生理也呈现出规律变化，运转周期接近地球自转一圈的时间。正是由于生物钟的存在，我们才形成了睡眠-苏醒循环。

当光线照进视网膜，光信号经过转导到达脑内的视交叉上核（suprachiasmatic nucleus，SCN），这里是生物钟的中枢起搏器，被称为主时钟，它控制着外周组织的子时钟，让生物节律在身体所有细胞组织中震荡，共同调节生理活动。子时钟存在于SCN以外的所有组织中，比如心、肝、肾。最近，美国加利福尼亚大学生物化学系的Paolo Sassone-Corsi等发现：肝脏的子时钟并非完全依赖于主时钟，它有部分自主功能，即使身体其他组织的生物钟功能全部消失，肝脏内与代谢有关的生物钟仍能直接感受光暗周期而运转；但是，如果光暗周期消失，陷入持续黑暗，那么肝脏的自主生物钟也将停摆。

Paolo等研究人员利用敲除了时钟基因Bmal1的小鼠（这种小鼠失去了生物钟节律），令其仅肝脏表达BMAL-1，重建肝脏生物钟。高通量转录组和代谢组学分析显示：野生型小鼠（生物钟完整）的肝脏中，Bmal1依赖型代谢物有近200种；令人惊讶的是，当其他组织生物钟停摆，仅肝脏生物钟在BMAL-1作用下重建时，38种（19%）野生型肝脏生物钟代谢物仍在表达，其中多为肽、氨基酸和碳水化合物。肝脏对于NAD+补救合成途径及糖原转换之类的代谢过程有独立的昼夜节律。

注：NAD+，中文叫做烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，在所有活细胞中都存在，在糖酵解、糖异生、三羧酸循环和呼吸链中有着不可替代的作用，主要有2种作用：①帮助将营养素转换为能量；②作为辅助分子参与其他生物活性蛋白质的调节。

然而研究还发现，尽管他们造出的这种仅肝脏表达BMAL-1的小鼠恢复了部分节律，但生物钟基因的转录只有正常的约10%，而且，在持续黑暗、没有光-暗周期的情况下，生物钟基因的表达也消失了。

因此，可以说肝脏生物钟有一部分的自主性，但其完整的生物钟依赖于其他组织生物钟发出的信号来远程控制。既往研究已经发现，当胰岛β细胞的生物钟基因被敲除，肝脏内的胰岛素信号也被打断；肺腺癌会远程影响肝脏生物钟的稳态。

而且，光-暗周期对于组织自主生物钟功能也是必要的，光线能够直接控制以肝脏为代表的外周组织的生物钟。

有科学家做过这样的试验：当去除肝脏的生物钟后，葡萄糖、脂质、氧化通路的震荡通通消失。

保护肝脏，从给肝脏正常的昼夜节律开始吧！

（报道：白蕊）

Cell 2019;177:1448-1462