▎学术经纬/报道
由于学习工作节奏紧张，敷最贵的面膜、熬最深的夜，成了不少现代人的日常生活写照。进入一年一度的春节长假，终于有时间可以好好补觉了。近期发表在知名学术期刊Nature Cell Biology的一项研究告诉我们，“美容觉”说法不假。英国曼彻斯特大学（The University of Manchester）的科学家们通过动物实验验证，破坏昼夜节律，对胶原蛋白的合成、分泌和降解都有损害，最终造成胶原纤维结构紊乱、弹性变差。
很多广告常把胶原蛋白和饱满娇嫩的肌肤联系起来，其实除了皮肤，肌腱、软骨等很多部位都需要胶原蛋白的大量参与。 “胶原蛋白是我们体内最丰富的蛋白质，是身体的结构基础，保证了结缔组织的完整性、弹性和强度。” 这项研究共同通讯作者之一Karl Kadler教授说。为了具备必要的结构和支撑，胶原蛋白在由成纤维细胞分泌到细胞外后，会组装成绳状的纤维。在这项研究中，科学家们首先以小鼠的跟腱为实验模型，观察了胶原纤维形成的网络。利用先进的透射电镜，研究人员观察到，不同粗细的胶原纤维在24小时内呈现出了昼夜节律的波动。其中，最粗的一类胶原纤维，形成持久稳定的细胞外基质。而直径较细的胶原纤维在白天逐渐受损，而到了夜间，又慢慢得到补充。
▲电镜结果显示，光照开始后3小时（ZT3）和进入黑暗后3小时（ZT15），不同粗细的胶原纤维分布比例不同（图片来源：参考资料[1]）
对于胶原纤维的这种变化，Kadler教授打了一个形象的比方：“你可以把那些稳定保留的细胞外基质想象成房间的墙壁砖块，而不断磨损又得到补充的部分就好比墙壁上的涂料。”但是，当生物钟出现异常，涂料修补会有问题，还会影响整体墙壁的稳定性。这与我们体内诸多基因受生物钟影响有关。由于胶原蛋白是一种需要分泌到细胞外的蛋白质，细胞内产生的蛋白前体，需要被先后运送到不同的细胞器，经过修饰，才能分泌到细胞外进行组装。研究人员通过转录组学分析了细胞的基因表达，发现这条蛋白质分泌途径上涉及到的多个基因及其编码蛋白，都受到昼夜节律的影响。此外，与降解胶原蛋白有关的基因也有昼夜节律性的表达。在正常情况下，它们共同保证了胶原蛋白的动态平衡。
▲胶原蛋白产生、分泌和降解需要的多种基因，其表达受到昼夜节律的影响（图片来源：参考资料[2]）随后，研究人员用蛋白质组学的方法进一步确认了小鼠肌腱内的蛋白变化。质谱鉴定的结果证实，正常的昼夜节律下，动物体内的胶原蛋白前体在夜间合成，而胶原纤维在白天组装。当研究人员利用基因敲除的技术让一些小鼠的肌腱中缺少生物钟基因，或者用药物干扰生物钟基因，小鼠的胶原蛋白果然受到了不良影响。相比正常小鼠，生物钟被破坏的小鼠肌腱变得更厚，弹性也变差了。而电镜检查的结果显示，在生物钟被破坏后，胶原蛋白组成的结构变得一片混乱，不同粗细的胶原纤维发生了随机合并。
这些结果共同体现了生物钟对于维护胶原蛋白动态平衡的重要。鉴于衰老过程中生物钟的精确度会变差，不难理解为什么随着年龄增长，我们的皮肤、肌腱、关节会变得不如年轻时那么有弹性。衰老暂时还不可逆，但和生物钟对着干的行为，也许可以控制自己少做点。
[1] Joan Chang et al. (2020) Circadian control of the secretory pathway maintains collagen homeostasis. Nature Cell Biology Doi: 10.1038 / s41556-019-0441-z[2] Thomas Burris (2020) Clock regulation of protein secretion. Nature Cell Biology. DOI: https://doi.org/10.1038/s41556-019-0449-4[3] Beauty sleep could be real, say body clock biologists. Retrieved Jan. 20, 2020, from https://medicalxpress.com/news/2020-01-beauty-real-body-clock-biologists.html
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