晝夜節(jié)律，即我們常說(shuō)的生物鐘，已得到科學(xué)家的廣泛研究。晝夜節(jié)律賦予了人類行為和生理學(xué)的時(shí)間模式，使身體內(nèi)在與外在環(huán)境的預(yù)期變化保持一致，被擾亂的晝夜節(jié)律會(huì)對(duì)健康產(chǎn)生影響。夜班工作會(huì)增加代謝紊亂的風(fēng)險(xiǎn)，特別是肥胖和胰島素抵抗。夜班工人面臨肥胖和糖尿病的風(fēng)險(xiǎn)增加，但是其潛在原因一直是個(gè)謎。

2020年9月，密蘇里大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員在" International Journal of Molecular Sciences "上在線發(fā)表了題為"Circulating Exosomal miRNAs Signal Circadian Misalignment to Peripheral Metabolic Tissues"的研究報(bào)告，該研究發(fā)現(xiàn)了夜班工作期間代謝變化的潛在原因，這種變化導(dǎo)致體內(nèi)細(xì)胞與大腦中央時(shí)鐘之間產(chǎn)生混亂。

我們體內(nèi)的細(xì)胞不能像大腦的中央時(shí)鐘那樣迅速地調(diào)整睡眠方式，因此，當(dāng)夜班工人在周末突然來(lái)回白天時(shí)，體內(nèi)的細(xì)胞會(huì)繼續(xù)通過(guò)滯后于中央時(shí)鐘的外來(lái)體相互發(fā)送信息。這會(huì)造成一種稱為“晝夜節(jié)律失調(diào)”的情況，會(huì)增加患癌癥、糖尿病、心血管疾病和其他疾病的風(fēng)險(xiǎn)。

該研究共有14名志愿者，他們被分配到模擬的日班（DS）或夜班（NS）條件，在模擬的班次安排中3天后，在24小時(shí)不變的常規(guī)程序中收集血液樣本，從每個(gè)抽血的血漿樣品中分離外泌體。

為了在模擬NS工作的背景下進(jìn)一步鑒定受外來(lái)體貨物變化影響的外周基因靶標(biāo)，我們?cè)隗w外用血漿外來(lái)體處理了在NS和DS條件下采集的未分化人類脂肪細(xì)胞，并評(píng)估胰島素誘導(dǎo)的pAkt/Akt表達(dá)變化。

血漿來(lái)源的外泌體miRNA的分析

采用ChIP-Seq方法分析BMAL1蛋白，檢查了基因芯片和外泌體miRNA陣列，結(jié)合生物信息學(xué)和靶向miRNA在NS和DS外泌體貨物中的mimir和anagomir的功能效應(yīng)。

與用DS狀態(tài)用外來(lái)體處理的人相比，用NS狀態(tài)用外來(lái)體處理的人脂肪細(xì)胞對(duì)胰島素的Akt磷酸化反應(yīng)改變。外來(lái)體處理的脂肪細(xì)胞的BMAL1 ChIP-Seq在DS條件下顯示42037個(gè)結(jié)合位點(diǎn)，在NS條件下顯示5538個(gè)位點(diǎn)，其中大部分BMAL1靶標(biāo)包括編碼代謝調(diào)節(jié)因子的基因，暴露于NS條件后出現(xiàn)了顯著且受限制的miRNA外泌體特征。

用模擬的DS和NS條件外來(lái)體處理的未分化人類脂肪細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析，與一天中的時(shí)間相匹配

在模擬NS和DS 3天后，外泌體miRNA受到不同的調(diào)節(jié)，研究證明了hsa-mir-3614-5p是此類NS誘導(dǎo)的錯(cuò)位的功能相關(guān)介體，以及對(duì)細(xì)胞代謝功能的下游不利影響。

NS條件下的外泌體在包括脂肪細(xì)胞，心肌細(xì)胞和肝細(xì)胞在內(nèi)的幾種培養(yǎng)細(xì)胞類型中顯著改變了與晝夜節(jié)律有關(guān)的關(guān)鍵基因的表達(dá)，同時(shí)29個(gè)基因和下游基因網(wǎng)絡(luò)相互作用也發(fā)生了顯著變化。

外泌體對(duì)未分化的人類脂肪細(xì)胞胰島素敏感性的影響

結(jié)果表明，模擬的NS計(jì)劃會(huì)導(dǎo)致循環(huán)中外泌體貨物的變化，這些變化促進(jìn)了體外脂肪細(xì)胞胰島素敏感性的降低，并改變了外周組織中核心時(shí)鐘基因的表達(dá)。循環(huán)的外泌體miRNA可能通過(guò)充當(dāng)晝夜節(jié)律與周圍組織錯(cuò)位的使者，在NS工人的代謝功能障礙中發(fā)揮重要作用。

此外，外周代謝的晝夜節(jié)律可以通過(guò)外周時(shí)鐘基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控來(lái)控制。因此，晝夜節(jié)律的破壞及其對(duì)酶活性的影響可能導(dǎo)致周圍代謝的紊亂。

來(lái)自不同器官的細(xì)胞在相互作用后釋放外泌體并誘導(dǎo)受體細(xì)胞的生理變化，在肥胖從脂肪細(xì)胞釋放的外來(lái)體已經(jīng)提出參與脂肪細(xì)胞/巨噬細(xì)胞的串?dāng)_并影響胰島素信號(hào)，在食物攝取NS加工誘發(fā)改變和伴隨的變化在微生物可影響腸通透性，這可能導(dǎo)致釋放外來(lái)體的進(jìn)入循環(huán)傳播外設(shè)時(shí)鐘錯(cuò)位和影響胰島素敏感性。

總而言之，研究發(fā)現(xiàn)循環(huán)外泌體與改變的miRNA貨物充當(dāng)了晝夜節(jié)律與周圍振蕩器的主要細(xì)胞間信號(hào)傳導(dǎo)途徑，從而導(dǎo)致代謝破壞。涉及特定的差異調(diào)節(jié)miRNA，hsa-mir-3614-5p的概念驗(yàn)證性證實(shí)了這種基于外泌體的調(diào)節(jié)機(jī)制所起的重要作用。該發(fā)現(xiàn)增加了開發(fā)針對(duì)miRNA的治療方法以預(yù)防輪班工作的長(zhǎng)期代謝并發(fā)癥的可能性。

論文鏈接：

https:///10.3390/ijms21176396