生物钟在肌肉修复中发挥作用
根据西北大学医学院的一项发表在《科学进展》上的研究，生物钟在受损肌肉的修复速度上起着关键作用。
这项研究的主要作者Clara Peek博士是生物化学与分子遗传学系以及内分泌科医学助理教授。她表示，这些发现可能对轮班工作者有影响，并有助于理解衰老和肥胖的影响。
Peek说：“在我们的每个细胞中，都有一些基因形成了分子生物钟。这些时钟基因编码了一组转录因子，调节身体中的许多过程，并使它们与一天中的适当时间保持一致。例如睡眠/清醒行为、代谢、体温、激素——这些都是受生物钟调控的。”
Peek实验室之前的研究发现，当小鼠在正常的清醒时间内受伤时，肌肉组织再生得更快。而在通常的睡眠时间内受伤时，愈合速度会减慢。
在当前的研究中，Peek及其合作者试图更好地了解肌肉干细胞内的生物钟如何根据一天中的不同时间来调控再生过程。
为了这项研究，Peek及其合作者在一天的不同时间点对受伤和未受伤的小鼠肌肉进行了单细胞测序。他们发现，一天中的时间会影响干细胞中的炎症反应水平，这会向中性粒细胞（肌肉再生中的“第一响应者”先天免疫细胞）发出信号。
研究的第一作者、生物化学与分子遗传学系的研究助理教授Pei Zhu博士说：“我们发现，在小鼠处于清醒期时受伤后，细胞之间的信号传递更强。这是一个令人兴奋的发现，进一步证明了肌肉再生的生物钟调控是由干细胞-免疫细胞相互作用决定的。”
研究人员还发现，肌肉干细胞的生物钟也会影响受伤后NAD+的产生。NAD+是一种存在于所有细胞中的辅酶，对体内能量生成至关重要，并参与数百种代谢过程。
接下来，使用Navdeep Chandel博士实验室生产的基因改造小鼠模型，这种模型可以在肌肉干细胞中增强NAD+的产生。研究人员发现，NAD+可以诱导炎症反应并招募中性粒细胞，从而促进肌肉再生。
Peek表示，这些发现对于理解衰老和肥胖中的生物钟紊乱特别重要。
她说：“与衰老和代谢综合征（如肥胖和糖尿病）相关的生物钟紊乱也与肌肉再生能力下降有关。现在我们可以问：这些生物钟紊乱是否会导致这些情况下较差的肌肉再生能力？它们是如何与免疫系统相互作用的？”
该研究的结果还可以澄清轮班工作对人类生物钟的影响，轮班工作已知会扰乱人体的生物钟。
展望未来，Peek及其合作者希望确定NAD+如何诱导免疫反应，以及这些反应在疾病状态下是如何改变的。
Peek说：“很多生物钟生物学研究集中在单一细胞类型中的分子钟，并且是在无压力的情况下。直到最近，我们还没有足够的技术来充分研究细胞间的相互作用。试图理解在应激和再生条件下不同生物钟如何相互作用，是一个令人兴奋的新领域。”
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