ALPCO:昼夜节律与肥胖

全球有8亿人饱受肥胖困扰,预计到2025年,肥胖相关医疗费用将超过1万亿美元。根据美国疾病控制与预防中心数据,超过40%的美国人口受此影响。肥胖是糖尿病、胰岛素抵抗、高血压等代谢性疾病的主要风险因素。  

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长期昼夜节律紊乱(调控人体大部分活动的24小时生物钟)与肥胖、糖耐量受损及2型糖尿病等多种疾病密切相关。昼夜节律几乎与所有代谢过程及能量稳态存在双向交互作用1。最新研究表明,昼夜节律通过调控代谢相关酶、激素及转运系统的周期性表达与活性,控制能量稳态?。

 

主时钟与外围时钟  

昼夜节律是与生俱来的24小时周期,影响睡眠-觉醒周期等行为及生理过程,帮助生物体预测并适应环境变化。? 其核心调控中枢位于下丘脑的视交叉上核(SCN),作为主时钟,SCN同步调控肝脏、肌肉、肠道、心脏及胰腺等外周组织的局部时钟。?? 中央与局部昼夜节律系统形成反馈环路,共同调节能量稳态、激素分泌、心血管健康及体温等关键功能,SCN是该环路的核心同步器。  

 

SCN需依赖外界光暗周期每日重置,以使生物节律与环境同步。这一过程依赖多种外部信号(称为“授时因子”,德语“zeitgeber”意为“时间给予者”?),包括光照、温度、进食时间及运动等。昼夜节律可能因晚食、夜班、跨时区旅行或药物摄入等因素失调。当生物钟协调时,人体日间摄食、胃肠活动及代谢功能增强,夜间则减弱以准备睡眠。? 一旦中枢或外周节律失调,便可能引发健康问题。  

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成千上万的生物钟形成了一个反馈回路,调节着能量稳态等生理过程。

 

 中枢时钟失调与肥胖  

对中枢时钟而言,光照是最重要的触发因素。自然光线减弱时,褪黑素分泌增加。褪黑素通过调节中枢及外周节律相关基因表达,维持代谢与激素平衡。? 例如,在脂肪组织中,褪黑素通过调控碳水化合物与脂质代谢相关基因的节律性表达,同步代谢与激素功能。? 夜间人工光源等干扰会破坏中枢时钟,抑制褪黑素分泌,导致睡眠问题,进而改变代谢等外周过程的节律。  

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睡眠不足不仅会导致吃更多的食物,而且还会选择高热量的食物。

 

长期睡眠不足引发的昼夜节律紊乱与过度进食及肥胖风险增加密切相关。?? 研究表明,睡眠限制会改变饥饿素(ghrelin)与瘦素(leptin)水平,促使个体摄入更多热量。饥饿素(促进食欲)水平升高,而瘦素(产生饱腹感)水平下降。??  

威斯康星睡眠队列研究发现,每日仅5小时睡眠者,晨间瘦素水平降低15%,饥饿素水平升高相似幅度。?? 另一项研究显示,连续四晚仅睡4.5小时的受试者在自助餐中热量摄入增加14%,且更倾向于选择高碳水化合物食物。?? 这些结果表明,短睡眠周期不仅增加进食量,还会促使高热量食物的选择,更易导致脂肪堆积。  

 

 外周时钟失调与肥胖  

人体内数千个外周时钟分布于心脏、胰腺及肝脏等器官,持续与SCN重新同步。?? 不同于中枢时钟依赖光照,外周时钟的主要授时因子是禁食与进食时间。?? 尽管无法直接在人类中诱导肥胖研究,科学家通过动物模型揭示了进食时间对体重的影响。例如,在小鼠正常休息时段喂食会扰乱外周时钟,导致暴食、瘦素抵抗、体力活动减少、肝脏脂肪堆积及肥胖。??  

为探究昼夜节律基因的重要性,研究者敲除或突变小鼠的特定节律基因,发现突变小鼠因暴食导致脂肪量较正常小鼠增加35%。?? 这些研究证实,外周节律失调会引发系统性改变,最终导致肥胖。  

 

 授时因子对生物钟及代谢的影响  

授时因子

授时因子

昼夜节律紊乱(轮班、时差、睡眠障碍)

糖脂代谢异常、胰岛素敏感性↓、炎症↑、心血管疾病风险↑

进食模式(早食、间歇性禁食、限时进食)

血糖、胰岛素、GLP-1、甘油三酯、BMI、血压、体重、β细胞反应性、氧化应激、脂肪氧化及胆固醇水平波动

体力活动(定时运动)

耗氧量、呼吸交换率、心率、血糖水平及体温变化

改编自GuanLazar??  

 

时间即关键:探索昼夜节律干预与疗法  

研究者通过解析昼夜节律与代谢疾病的关联,开发潜在干预手段。运动、药物及进食时间等授时因子是明确的研究目标,旨在探索其时间调控对健康的影响。  

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- 时间运动学(Chronoexercise):根据个体昼夜节律优化运动时间与时长,以改善代谢疾病及胰岛素敏感性。??  

- 时间药理学(Chronopharmacology):确定药物最佳服用时间以提升疗效。?? 例如,通过检测个体的褪黑素分泌曲线确定“暗光褪黑素起始时间(DLMO)”,指导治疗时机。  

- 限时进食:动物研究表明,热量限制与间歇性禁食可能通过提供时间信号重置生物钟,改善代谢健康。??  

 

总结  

肥胖是一种由多通路介导的复杂疾病。?? 中枢时钟(如光污染、睡眠不足)或外周时钟(如进食时间紊乱)的直接干扰会引发激素分泌与生理过程的级联效应,导致暴食及代谢异常,最终增加肥胖风险。通过尊重生物节律的固定作息(如定时运动、进食及用药),可正向调控昼夜节律及其相关生理过程。时间运动学与时间药理学等新兴领域正探索如何将外部活动与生物钟对齐,以最大化健康效益。  

 

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检测指标

产品货号

产品名称

规格

胰岛素原

ALP-82-PINHUI-E01

Intact Proinsulin ELISA

96 Wells

ALP-82-PINHUT-E01

Total Proinsulin ELISA

96 Wells

胰岛素

ALP-80-INSHU-E01.1

Insulin ELISA

96 Wells

ALP-80-INSHU-E10.1

Insulin ELISA Jumbo Pack (10 Plates)

10 x 96 Wells

ALP-80-INSHUU-E01.1

Insulin Ultrasensitive EIA (96 Wells), "IVD"

96 Wells

ALP-80-INSHUU-E10

Ultrasensitive Insulin ELISA Jumbo Pack (10 Plates)

10 x 96 Wells

ALP-80-INSMS-E01

Mouse Insulin ELISA

96 Wells

ALP-80-INSMS-E10

Mouse Insulin ELISA Jumbo Pack (10 Plates)

10 x 96 Wells

ALP-80-INSMSH-E01

Mouse High Range Insulin ELISA

96 Wells

ALP-80-INSMSU-E01

Mouse Ultrasensitive Insulin ELISA

96 Wells

ALP-80-INSMSU-E10

Mouse Ultrasensitive Insulin ELISA Jumbo Pack (10 Plates)

10 x 96 Wells

ALP-80-INSRT-E01

Rat Insulin ELISA

96 Wells

ALP-80-INSRT-E10

Rat Insulin ELISA Jumbo Pack  (10 Plates)

10 x 96 Wells

ALP-80-INSRTH-E01

Rat High Range Insulin ELISA

96 Wells

ALP-80-INSRTU-E01

Insulin (Rat) Ultrasensitive, 96w, "RUO"

96 Wells

ALP-80-INSMR-CH01

Rodent Insulin Chemiluminescence ELISA

96 Wells

ALP-80-INSMR-CH10

Rodent Insulin Chemiluminescence ELISA Jumbo Pack (10 Plates)

10 x 96 Wells

ALP-80-INSBO-E01

Bovine Insulin ELISA

96 Wells

ALP-80-INSHU-CH01

Insulin Chemiluminescence ELISA

96 Wells

ALP-80-INSHU-CH10

Insulin Chemiluminescence ELISA Jumbo Pack (10 Plates)

10 x 96 Wells

C-肽

ALP-80-CPTHU-E01.1

C-Peptide ELISA

96 Wells

ALP-80-CPTHU-E10

C-Peptide ELISA Jumbo Pack (10 Plates)

10 x 96 Wells

ALP-80-CPTMS-E01

C-Peptide (Mouse) ELISA, 96 wells, "RUO"

96 Wells

ALP-80-CPTRT-E01

C-Peptide (Rat) ELISA, 96 wells, "RUO"

96 Wells

ALP-80-CPTHU-CH01

C-Peptide Chemiluminescence ELISA

96 Wells

ALP-80-CPTHU-CH05

C-Peptide Chemiluminescence ELISA Lab Pack (5 Plates)

5 x 96 Wells

胰高血糖素

ALP-11-GLUHU-E01

Glucagon ELISA

96 Wells

ALP-48-GLUHUU-E01

Glucagon Ultrasensitive EIA, 96w, "RUO"

96 Wells

脂联素

ALP-22-ADPMS-E01

Mouse Total Adiponectin ELISA, 96-wells, RUO

96 Wells

ALP-22-ADPRT-E01

Adiponectin (Rat) ELISA, 96 wells, "RUO"

96 Wells

ALP-80-ADPHU-E01

Human HMW &Total Adiponectin ELISA, 96 wells, "RUO"

96 Wells

瘦素

ALP-11-LEPHU-E01

Leptin ELISA "RUO"

96 Wells

ALP-22-BLEPHU-E01

Bioactive Leptin ELISA

96 Wells

ALP-22-LEPHUU-E01

Leptin Ultrasensitive ELISA, 96 wells, "RUO"

96 Wells

ALP-22-LEPMS-E01

Mouse/Rat Leptin EIA (96 wells), "RUO"

96 Wells

GIP

ALP-48-AGIPHU-E01

Active GIP ELISA

96 Wells

ALP-48-AGIPMS-E01

Mouse Active GIP ELISA

96 Wells

ALP-48-AGIPRT-E01

Rat Active GIP ELISA

96 Wells

ALP-48-GIPHU-E01

Total GIP ELISA

96 Wells

ALP-48-GIPMS-E01

Mouse Total GIP ELISA

96 Wells

ALP-48-GIPRT-E01

Rat Total GIP ELISA

96 Wells

GLP-1

ALP-43-GP1HU-E01

GLP-1 (Active 7-36) ELISA, 96 wells "RUO"

96 Wells

ALP-43-GPTHU-E01

GLP-1 (7-36 and 9-36) ELISA, 96 wells

96 Wells

ALP-80-GLP1A-CH01

Active GLP-1 (7-36) amide Chemiluminescence ELISA

96 Wells

GLP-2

ALP-48-GP2HU-E01.1

GLP-2 EIA "RUO"

96 Wells

ALP-48-GP2MS-E01

GLP-2 (Mouse) EIA "RUO"

96 Wells

ALP-48-GP2RT-E01

GLP-2 (Rat) EIA "RUO"

96 Wells

PYY

ALP-48-PYYHU-E01.1

PYY EIA, "RUO"

96 Wells

ALP-48-PYYRT-E01.1

PYY (Rat) EIA "RUO"

96 Wells

 

参考文献  

1. Serin and Tek (2019). Effect of Circadian Rhythm on Metabolic Processes and the Regulation of Energy Balance. Ann Nutr Metab;74:322–330 DOI: 10.1159/000500071.

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