肌肉和肝脏生物钟之间的合作是控制葡萄糖代谢的关键

庞培法布拉大学 (UPF)、加州大学欧文分校 (UCI) 和生物医学研究所 (IRB 巴塞罗那) 医学与生命科学系 ( MELIS )团队的合作研究表明，肝脏和骨骼肌的生物钟控制着葡萄糖代谢。研究结果表明，每个组织的局部时钟功能不足以支持全身葡萄糖代谢，还需要来自进食和禁食周期的信号来正确维持体内的葡萄糖水平。了解葡萄糖平衡的组成部分对于糖尿病或其他与年龄相关的疾病等代谢疾病具有明显的意义。

生物钟几乎存在于体内的每个细胞中。它们将生物过程调整为 24 小时周期，以同步身体、精神和行为变化。这一过程由大脑中的中央时钟支持，该时钟同步外周组织中的时钟。“昼夜节律的维持在健全时与整体健康有关，但在被破坏时则与疾病有关。因此，昼夜节律紊乱会影响碳水化合物代谢并诱发糖尿病样异常”，MELIS-UPF 该研究的资深作者 Pura Muñoz-Cánoves 解释道。

今天发表在《细胞报告》上的这项研究令人惊讶地表明，在大脑中没有中央时钟的情况下，肝脏和肌肉中的时钟可以自行计时，尽管它们的节律强度会降低。

研究还发现，在这些条件下，葡萄糖的摄取和加工水平发生了变化。然而，将时钟与进食-禁食周期相结合改善了每个时钟的功能，并恢复了组合系统中的葡萄糖调节。这一发现表明，每日进食-禁食节律是肝脏和肌肉时钟协同作用以及恢复葡萄糖代谢控制的关键。

MELIS-UPF 的博士后研究员 Jacob Smith 与 Kevin Koronowski 共同领导了这项研究，他评论道：“我们的研究表明，葡萄糖耐量需要一个最小的时钟网络。控制日常喂养周期的中央时钟与肝脏和肌肉中的局部时钟配合。现在，下一步是确定参与这种相互作用的信号因素”。

Muñoz-Cánoves 补充道：“我们相信，这一发现可能有望用于治疗糖尿病等人类疾病，在糖尿病等疾病中，这种肝肌肉网络可能会成为治疗效果的目标，以及其他与年龄相关的疾病。”圣地亚哥 Altos 实验室的首席研究员。

这些发现是通过巴塞罗那 IRB 的 Salvador AznarBenitah 实验室开发的“无时钟”小鼠模型实现的，在该模型中，他们仅恢复了肝脏或骨骼肌的时钟或两个器官的组合时钟。

“这是一个很好的例子，说明如何通过研究外周组织之间的通信来了解系统通信如何发生的复杂相互作用。我们非常高兴看到肝脏和肌肉之间的日常协调如何能够维持全身葡萄糖耐量，这是我们完全意想不到的”，ICREA 研究员兼干细胞和癌症实验室负责人 Salvador Aznar Benitah 解释道。巴塞罗那IRB。

这项合作研究是在 UCI 已故的 Paolo Sassone-Corsi 实验室发起的，并得到了 UCI 的 Selma Masri、Cholsoon Jang 和 Pierre Baldi 实验室工作的支持。正如萨尔瓦多·阿兹纳尔-贝尼塔 (Salvador Aznar-Benitah) 评论的那样，“这项工作证明了保罗所闻名的协作和突破性科学”。

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