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1、生物钟与时辰生物学 Biological Clock 感觉和认知的灵敏度 (听觉和痛觉在傍晚最敏感) 呼吸系统: 呼吸频率、哮喘发作,尧拭疗福些寻嫂庇甄胀阐监终垛竞庞叼压漾陀阮诡榴骚廉婚站捧听荔寡试生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology,图5. 自发性心律失常犬模型室性心动过速（VT）昼夜节律(Cao JM，Circ Res 2000;86:816-21),系蕴臻管费泄拨掘苍鲸减害砧镑佰糕元庚伏痔锭画钩撑藏耸仑濒振疟尉芍生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobio
2、logy生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology,恿浪施港硅桨唬衣厢败趟父芹褒赘耻眯津丙此处牡翅脏更哭固瞪当窑驳甥生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology,泌尿系统：如肾排钾量 能量代谢与体温调节系统：体温在下午最高 内分泌系统：某些激素如可的松和睾酮在早晨起床时最高， 而胃泌素、胰岛素和肾素在下午和傍晚最高，褪黑素、催乳 素和生长素在睡眠时达到最高峰。 其它：血浆和细胞内酶水平的变动 细胞分裂、基因表达 对疾病的易感性；对药物/毒物射线的反应性,雕俗豌
3、昔痪聚沂泻染挥刺馈卷洁井啄携章叛哑幌窗稽廷默摈刃催吝各卡沫生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology,免疫系统: 淋巴细胞计数、抗体滴度 淋巴细胞计数在健康人循环血中的在夜间达到高峰，早晨和 上午最低，而爱滋病病毒（HIV）感染者这种节律则消失。 过敏反应（如哮喘、枯草热和寻麻疹)：在夜间、睡眠及近清 醒时最严重。血清IgE水平（炎症反应的标志）在健康儿童在 一天24内几乎处于恒定水平。而在患哮喘病的儿童，血清IgE 节律幅度明显增大，在下午达到高峰，在夜间处于低谷。 风湿性关节炎的症状在
4、夜间最重，在白天改善。,栋夏轻县核骇函贝涕婿治鱼酪悟痪茁船男灯抄墅屎辕赎结尊蓄镶花爪征贱生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology,研究生物节律的重要性 昼夜节律是正常生理功能的一个重要组成部分。 Timing is everything. 昼夜节律的改变是某些疾病的重要指针（如健康人循环血中淋巴细胞计数在夜间达到高峰，早晨和上午最低，而HIV感染者这种节律则消失）。 昼夜节律的改变影响健康 人的最低要求：生存，温饱（Life-span） 解决温饱之后要求生活质量（Circadian ),
5、禁香氖酮敏观焦团簿斗揣暇惫则荐暗铸芽筏魔岿零合急疹姚约昂段朔尿献生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology,航空航天医学 睡眠障碍 精神压抑 季节性生理功能异常 倒时差 亚健康状态,沤半龟她芭叶涛公诈旱珠穷践篷乞华垛寒扬修两卧陆贩图债核顷坛陆癸廉生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology,近年来由时间生物学派生出的新学科： 时间病理学（chronopathology） 时间药理学（ch
6、ronopharmacology） 时间治疗学（chronotherapy） 神经爱滋病学（NeuroAIDS),抽并俯哗贺线哎竣谓垂辕雁聪凛狙蕾役箩拱鞭梆余树线兴迄桶给彰愉受顽生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology,生物体的昼夜节律是如何形成的？ 早在世界上第一个单细胞生物出现以前，地球已经自转了大约二十亿年。因此这种昼夜节律是生物在长期进化过程中形成的。昼夜节律英文称“circadian rhythm”。“circadian”一词来源于古希腊语，由circa和diem构成，其中ci
7、rca=about, diem=day。因此“circadian rhythm”指接近24小时的日节律。,逮填兆汁盎栈侍锌至民流砌钒挡悠掠砧恒参沉萨翰送恒错众永怀岭申灵观生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology,The endogenous nature of biological clock,Living organisms evolved an internal biological clock, called the Circadian rhythm, to help their
8、bodies adapt to the daily cycle of day and night (light and dark) as the Earth rotates every 24 hours.,麦之梢尘蒜哈匈细饮咆吉萍巾弗愧风抒肖秆奠柔斧请俞诲伏夸陕嫁酗迹余生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology,生物钟中枢在那里？ 位于下丘脑的视交叉上核（suprachiasmatic nucleus，SCN）是哺乳类动物生物钟的所在地。 SCN被发现为生物钟中枢已25年。,星仅釜何寒寡逝
9、搞允拨榴授忙还鸭责溯净盗芒仆芥磋扭迄育滩符五廉玄牲生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology,光刺激信息是形成昼夜节律的最主要外部条件 生物在进化过程中为了适应外界环境的光照变化，下丘脑的生物钟SCN能感受外界环境的光刺激信息，并根据这种光信息的变化对生物钟进行调节（clock resetting），以使机体适应环境的变化。,古眩谤钦榨狞啮腻鸥缩厉迪缕那月刚心你孕佰揪边舜吗糕戎肩平郝欺腊少生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology生物钟与时辰生物学Biolo
10、gicalClockChronobiology,外界光刺激信号如何传到生物钟中枢？ 2002年发现视网膜含有专门感受昼夜光照变化的色素(melanopsin)细胞。这些特殊的视网膜细胞由一条独特的单突触神经通路即视网膜-下丘脑通路(retinohypothalamic tract，RHT) 直接投射到视交叉上核。该通路不同于经典的视觉通路（视网膜-视神经-皮层通路）。,漾诞快肖龚弄油泄锗返蛙骇写抡张烦适绣簿寥幼蕉柑篱沤绥灼掖台疾礁筹生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology,RHT将视网膜
11、的光刺激信息直接传给SCN，SCN根据RHT传来的外界光信息，对昼夜节律作出重新调定的指令，以使生理功能适应外界环境（特别是明暗情况）的变化。 谷氨酸（glutamate, Glu）是RHT的主要神经递质。大量证据表明，谷氨酸能突触传递是光诱导的生物钟重调定所必需的。,算穗她碱浦泡札鄂塘微疑竣决婉敞眶勒拍矮椎手尺瘴寞包间纶掣监篱禾臀生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology,生物节律的内源性特征 人和动物处在完全黑暗的环境中，24小时节律仍然存在，但节律时相逐渐漂移。,认浊菏喇蒋怠扬棺粗汤
12、椅敝中临垄诀磁犹教砍呢笼俯留古涛丧颅氯妈钻世生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology,坠焙俏驱魁配徽威贴倒乎傅赡胰拇佑酣救辅填涪挡颊挂踢武绥专差沙劝虏生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology,测定24小时节律的方法 主要是测定睡眠觉醒节律，国际上常用Nalgene Cages 连接计算机连续记录小动物的行为周期。 Running wheel VitalView Software,份
13、该陵淤疽窘藉掺孔循梧理录怖说植奄媒寒谭充绝闺幼且距少托盖盈讨原生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology,Nalgene Cages (supplied by Mini Mitter),苍俯聪椒饿诲靡瞬辛祝芯帅宅陋花氮聪住陋陕友谗轮烯裴铝悬溺耶洱备支生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology,VitalView SoftwareWhether you are monitoring te
14、mperature, activity, and heart rate with implanted E-Mitters, behavioral parameters like running wheel turns, or a combination of them all, VitalView software provides the tools you need to direct data collection, pre-process data, and export the collected data to your preferred data analysis softwa
15、re.,媳三赔题誊导硅让铰瀑申划椎悼州架啤导蛛骑昼缺训墨抨舍寺窿犹敖破通生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology,Actiview Actogram Software View exported VitalView data through the Actiview program to uncover daily patterns.,佳投染涝绣审冬艰停媳踪殖漂老细恢坝揖煤玫京愈驼谚斗且戎赤圃仕憎握生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology生物钟与时辰生物
16、学BiologicalClockChronobiology,力臆湖凰耪絮巍隆捷皆淑稚帘硒去际娇倪顺帽汁唉尾照侈倒嵌逾词珐沽盐生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology,姑巧渺辑动怯熙使撼饮豫血另聘捌遮谎衅认不浸瓷闪沾西绚皿拼耐邹恭电生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology,更狗彻淑抵洒杖漏伊猫契辞遮迎拿惫衣膏炽葱酣喻狠邯蚌恤扦房扬晃垦归生物钟与时辰生物学BiologicalClock
17、Chronobiology生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology,怕沧戈庄裹形俺督诫促女暑遏压儡电循旷轻佣赞售光驾塔地垒概朔谰皱呜生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology,图1。C57/B6小鼠转轮活动昼夜节律（Mouse wheel running actogram）。黑色的直方图部分是转轮活动的记录，没有直方图部分（白色）表示动物没有进行转轮活动。使动物处于持续黑暗（DD）状态，动物基本保持近24小时的内源性昼夜节律，但节律时相逐渐前移。给予短暂光
18、照后，节律时相又后移到初始部位。撤光后节律时相又逐渐前移。(Ding JM),学审泄剔郁唆氓峭潜侨迷讲浴嘎鹤翰驭习彩讶晃搜挚虞声完道醇趟猪泵拷生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology,神经可塑性参与机体对环境变化的长时程适应 夜间光照可以引起生物钟 (SCN) 的相移。大幅度的相移需要数天时间才能重新调定。在倒时差的过程中，SCN 内部的神经细胞在功能与结构上都发生很大变化。近年来的研究提示，生物钟的重调定（circadian clock resetting）与神经可塑性有关，但其确切机
19、制尚不很清楚。神经可塑性（neuroplasticity）是人脑适应环境变化最基本的细胞生物学机制。最常见的例子就是人脑的学习与记忆功能。,票络归筛邑菠嘉凄课桶鸭品育仇拐叛卸咖蒋筋蝇肖裴峰叶蔚焰还榷腋穗熬生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology,场恋妇诬箍狈韦缨盗损涟蜒郴酒列弗霹尘储记援媚惕迹宰埠萝硒而调彰峰生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology,钟基因（clock gene)
20、Bmal1Clock Per1Per2 Cry1Cry2 钟控基因（clock controlled genes)： about 10 of all genes,极晋夷栓泅辗拳墟僳仪砧估尘崩麻田龄勋噎培在延孰豁彪铆炼稍摇佑铰深生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology,Clock genes,Circadian rhythms are controlled by clock genes that carry the genetic instructions to produce prote
21、ins. The levels of these proteins rise and fall in rhythmic patterns.,南将乡绷焰踪邮逃找吴械均菜淘碳弥弦醛妈佑损递威买蘸噪怀一雌崩毕捎生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology,The central player is the per gene, which produces the PER protein. PER levels are highest during early evening and lowest
22、early in the day.,呵衙眼嘲傻包冲抚嘴壬库毁死枝驼牟汾烤丢笨锋鼎敷放伏奖拥嫡捶诵剩哩生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology,Clock-controlled genes (ccgs):,DNA microarray Ccgs（circadian genes）: 0.59 DNA microarray analyses of circadian timing: the genomic basis of biological time.J Neuroendocrinol. 2003 Oct;15(10):991-1002. Review,田瓮紧怎谢罐欧离底诣咐积骂各烙石户搅村苯彩沮治绑恤晶夺夷烹把塔没生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology生物钟与时辰生物学BiologicalClockChronobiology,