PNAS：生物钟决定你什么时候更脆弱

　　剑桥大学的研究人员发现，在一天中的某些时段我们更容易受到病毒感染，因为人体生物钟能够影响病毒的复制和扩散。经常倒夜班会扰乱生物钟，使人更容易出现健康问题。这项研究最近发表在美国国家科学院院刊PNAS杂志上。

　　病毒进入机体之后，会抢夺我们的细胞资源帮助自己生长和繁殖。不过细胞资源在一天中存在着波动，这种波动与我们的昼 夜节律和生物钟有关。生物钟根据地球的24小时昼夜周期，调节生物的行为和各项生理活性。生物钟受到干扰会引发心血管疾病、肥胖症、二型糖尿病等代谢疾 病，这是生物医学研究的一个热点方向。

　　生物钟和昼夜节律决定着我们的睡眠模式、体温变化、免疫系统和激素分泌，而这些周期性变化受到一些关键基因的控制， 比如Bmal1 和Clock。为了研究昼夜节律对病毒感染的影响，剑桥大学的研究人员对小鼠进行了深入研究。这些小鼠生活在12小时白天、12小时黑夜的可控环境中，白 天它们进入休息阶段，夜晚是它们的活跃阶段。

　　研究人员在不同时段用疱疹病毒感染正常的“野生型”小鼠，随后评估病毒感染和扩散的水平。研究显示，黎明时段（休息 阶段）受感染小鼠比十小时后受感染小鼠（活跃阶段）的病毒复制水平高十倍。随后他们在缺乏Bmal1的小鼠中重复上述实验，发现不论何时被感染，小鼠体内 的病毒复制水平都很高。“这意味着，在错误的时间受到感染，会导致严重得多的急性疾病，”文章的资深作者Akhilesh Reddy教授解释道。

　　研究人员用病毒感染体外培养的细胞，从中也发现了类似的现象，尽管这些细胞并没有受到免疫系统的影响。研究证实，废除细胞的昼夜节律可以增强疱疹和甲型流感病毒造成的感染。甲型流感病毒与疱疹病毒是完全不同类型的病毒，其感染和复制方式大相径庭。

　　“机体所有细胞都有自己的生物钟。我们的结果表明，这种生物钟能够影响病毒的复制水平。如果细胞或小鼠的生物钟遭到 破坏，感染时间就变得不再重要，病毒会一直高水平复制。由此可见，因为倒夜班而生物钟紊乱的人更容易受到病毒感染。这些人最好每年接种流感疫苗，”文章第 一作者Dr Rachel Edgar说。

　　Bmal1的活性不仅存在每日波动还会出现季节波动，在冬季活性较低，在夏季活性较高。可能正是因为这个原因，像流 感这样的传染病在冬季更容易大规模传播。研究人员还在体外培养的细胞中发现，疱疹病毒能够操纵控制昼夜节律的“发条装置”，帮助自身发展。“鉴于生物钟在 防御病原体入侵中起到的作用，解析其分子机制将为我们提供对抗感染的通用药物靶标，”Reddy教授补充到。

　　为了适应地球自转引起的昼夜改变，地球生物会通过生物钟调控自己的活动。生物钟周期与地球自转周期相符，大约是24 小时。那么，这个周期到底是怎样决定并执行下来的呢？2015年6月Science杂志发表的一项研究表明，地球的自转周期（24小时）铭刻在生物钟蛋白 KaiC的原子结构上。这种蛋白在蓝藻中表达，是直径10 nm的小分子。

　　2014年11月斯坦福大学的科学家们在Science发表文章指出，当昼夜节律被破坏时大脑的视交叉上核 （SCN）会干扰学习和记忆能力。SCN含有控制哺乳动物昼夜节律的生物钟，研究人员发现这一结构在学习和记忆中起到了重要作用。他们切除了受损的 SCN，结果使仓鼠的记忆能力完全恢复。

　　众所周知，生物钟是很难抗拒的。举例来说，跨越多个时区的长途飞行会导致痛苦的时差反应。Science Translational Medicine杂志发表的一项研究显示，改变生物钟也许并没有那么困难，我们只需要在适当的时间喝一杯咖啡。研究人员指出，在上床睡觉前几个小时摄入咖 啡因，会使生物钟延迟半个多小时，甚至导致第二天也难以入睡。