肌肉细胞含有自身的生物钟,随着轮班工作而干扰这些生物钟会对衰老产生深远影响,最新研究表明。
一项今天发表在《国家科学院院刊》上的研究增补了轮班工作对健康影响的增长证据。
伦敦国王学院的团队揭示了肌肉细胞拥有一种内在的计时机制,调节蛋白质的更替,调节肌肉的生长和功能。在夜间,肌肉的生物钟激活缺陷蛋白质的分解,同时在身体休息时补充肌肉。
改变这种内在的肌肉生物钟与随着年龄增长而出现的肌肉衰退(称为肌肉减少症)相关。这表明,扰乱生物节律(如轮班工作)加速了衰老过程。
科学家们在研究中使用了斑马鱼,这种鱼常用于生物研究。斑马鱼与人类共享最多达70%的基因,且在实验室中易于修改,并且是透明的,因此其肌肉在显微镜下易于观察。
首席作者杰弗里·凯鲁,伦敦国王学院的研究员表示:“为了调查生物节律干扰对肌肉细胞的影响,我们通过过表达一个功能失调的生物钟蛋白来损害斑马鱼的肌肉生物钟功能。然后我们监测了这些鱼两年,和健康的对照组进行比较。”
“在年轻时(六个月和一年)观察到的肌肉大小没有显著差异,但缺乏功能性肌肉生物钟的鱼在两岁时显示出明显的早熟老化迹象。它们更矮,体重更轻,游动频率更低,速度也更慢。这些都是肌肉减少症和整体活动能力下降的标志,这在轮班工作者中也有报道。”
为了理解这一机制,研究人员调查了蛋白质的更替过程,这对维持肌肉质量至关重要,通常在衰老中受到损害。他们证明,在夜间的休息期间,肌肉生物钟调节缺陷肌肉蛋白质的降解,这些缺陷蛋白质由于日间的使用而累积。
研究显示,这种“夜间清除”对于维持肌肉功能至关重要。因此,缺陷蛋白质的积累可能导致功能失调的肌肉生物钟中观察到的速率加快的肌肉衰退以及轮班工作者中的衰退。
凯鲁博士表示:“在英国,约有400万名轮班工作者在维持企业和紧急服务的全天候运作中发挥着至关重要的作用。我们的研究进一步提供了证据,表明轮班工作者生物节律的干扰妨碍了健康的多个方面。”
“理解生物节律的干扰如何影响肌肉减少症对于制定改善轮班工作者健康和福祉的策略至关重要。”
“我们的发现突显了利用生物节律学开发预防轮班工作者肌肉衰退治疗的可能性。目前正在进行的前临床研究使用药物调节特定的生物钟蛋白。这为未来的治疗铺平了道路,可能改善轮班工作者的衰老。”
联合作者西蒙·休斯教授,发育细胞生物学专家补充道:“这项工作表明,在像小鱼幼体这样简单的系统中研究肌肉生长这样复杂的事物可以真正教会我们一些东西。当然,接下来需要有人检查这在人的身上是否也成立,但至少这些鱼告诉我们该去哪里找。”