研究解释了为什么哮喘、心脏病发作和其他疾病常常发生在清晨

魏茨曼科学研究所加德·阿舍尔教授实验室的研究人员取得了一项重大发现：昼夜节律的关键组成部分——一种名为BMAL1的蛋白质，调节着人体对缺氧的反应。这项发表在《细胞代谢》杂志上的研究成果，有助于解释为何许多缺氧状况与时间相关。

昼夜节律和缺氧的作用

昼夜节律是一种24小时持续运作的内部分子机制，它调节着身体每个细胞的活动过程。被称为细胞“时钟”的蛋白质BMAL1与另一种关键蛋白质HIF-1α相互作用，后者在缺氧时被激活。

• HIF-1α：在正常氧水平下，这种蛋白质会被迅速破坏。然而，当HIF-1α缺乏时，它会稳定、积累并激活有助于适应缺氧的基因。
• BMAL1：研究表明，这种昼夜节律蛋白不仅能增强 HIF-1α 功能，而且在人体对缺氧的反应中发挥独立的作用。

用老鼠做实验

为了研究昼夜节律与缺氧反应之间的关系，研究人员创建了三组转基因小鼠：

1. 肝脏组织中不产生 HIF-1α。
2. 没有产生BMAL1。
3. 两种蛋白质均未产生。

结果：

• 当氧气水平下降时，BMAL1 的缺失会阻止 HIF-1α 的积累，从而削弱对缺氧的遗传反应。
• 缺乏这两种蛋白质的小鼠在一天中不同时间的存活率较低，夜间的死亡率尤其高。

结论：BMAL1和HIF-1α在保护机体免受缺氧方面发挥关键作用，昼夜节律与机体对缺氧的反应直接相关。

肝脏病理学及其与肺的关系

研究人员发现，在肝脏中缺乏这两种蛋白质的小鼠中，甚至在暴露于缺氧之前，其血氧水平就已经很低，这让人怀疑小鼠的死亡与肺功能受损有关。

• 这些小鼠患上了肝肺综合征，即肺部血管扩张，血流量增加但氧气吸收效率降低的疾病。
• 分析显示，肺部一氧化氮的产生增加，从而增加了血管扩张（血管扩张）。

研究意义

1. 疾病的时间生物学：研究结果解释了为什么患有缺氧或哮喘或心脏病等疾病的患者在一天中的某些时间病情会变得更糟。
2. 疾病模型：缺乏HIF-1α和BMAL1的小鼠成为研究肝肺综合征的第一个遗传模型，为治疗开辟了新的途径。
3. 治疗前景：该研究表明，调节参与肝肺通讯的蛋白质的靶向药物可能是一种新的治疗选择。

“我们才刚刚开始了解昼夜节律、缺氧和器官间相互作用之间的复杂机制，”阿舍尔教授说。“这些发现可能为缺氧相关疾病带来新的治疗方法。”