當你吃飯和睡覺的時候很重要:”晝夜節律”功能障礙在人源化小鼠模型中被揭示為直接肝癌致癌物

當你吃飯和睡覺的時候很重要:”晝夜節律”功能障礙在人源化小鼠模型中被揭示為直接肝癌致癌物

您何時睡覺和何時進食很重要,它對您的肝臟健康有直接影響。 過去二十年的大量文獻支持這項原則。間接證據。 現在,在本期《肝病學雜誌》中,Padilla 等人[8] 首次以實驗證明慢性晝夜節律功能障礙作為獨立致癌物在人類肝細胞非酒精性脂肪肝病(NAFLD)相關肝癌發生中的直接作用。 他們表明,人類長期 8 小時輪班工作安排會在人源化 TIRF 小鼠模型中誘發 NAFLD 和 NAFLD 相關的 HCC。 此外,他們發現該模型很大程度上概括了在 HCC 患者中觀察到的轉錄組重編程以及分子和病理途徑。 更重要的是,他們描述了 HCC 轉錄組在體內是動態的和可修改的,晝夜節律功能障礙會改變預後生物標記物,幹擾 HCC 的診斷和治療

為了適應地球24小時自轉和晝夜循環,對光敏感的生物體進化出了生理時鐘系統。 這種機制使生理學與環境以大約 24 小時為週期同步,其中光和食物被認為是調節時鐘基因網絡表達的首要因素。 中央起搏器,即位於下視丘的視交叉上核,主要由光訊號傳遞。 此主振盪器透過體液和突觸訊號同步週邊細胞自主時鐘。 包括肝臟在內的周邊時鐘不僅對光夾帶主時鐘發出的同步訊號做出反應,而且對進食和禁食的節律做出反應。外周時鐘由於營養物質和外源物質的合成代謝和分解代謝具有晝夜節律,因此影響整個生物體。 事實上,肝臟表現的晝夜節律基因數量最多。 大約16% 的基因轉錄本具有晝夜節律性,大約25% 的肝蛋白的磷酸化狀態顯示出晝夜節律振盪, 凸顯了轉錄因子和翻譯後修飾作為肝細胞計時器的關鍵作用。 最近的研究表明,肝臟的完整晝夜節律功能也取決於其他時鐘發出的信號。 。

因此,生理時鐘與健康狀況有關。 然而,環境與內部中央時鐘之間、或內部中央時鐘與外圍時鐘之間、或不同外圍時鐘之間的時鐘失準與多種紊亂有關。 現代生活的不同情況,包括跨子午線旅行時差、輪班工作或高熱量飲食習慣,都會挑戰我們的生理時鐘,導致晝夜節律失調。 事實上,慢性晝夜節律紊亂加上肥胖的流行可能會增加 NAFLD 相關肝癌的風險。 在這方面,適當定時餵食和限時餵食已被證明可以改善人類的代謝變化。 在囓齒動物中,限時餵食(每天 8 小時高脂飲食 (HFD),持續 100 多天)可以保護小鼠免受 HFD 的不利影響,並改善生物鐘的振盪及其目標蛋白的表達基因,表明嚴格控制代謝週期可以防止營養挑戰。


最近的數據表明,NAFLD 盛行率已達到全球人口的 30%,預計到 2030 年將成為 HCC 的主要原因。 NAFLD 是一系列疾病,從單純性脂肪變性到非酒精性脂肪性肝炎 (NASH),可進展為肝纖維化、肝硬化,最後發展為 HCC。 矛盾的是,20-30% 的 NAFLD 相關 HCC 並未發生肝硬化。 這種多系統疾病的複雜性使得開發全面的臨床前動物模型來完全重現人類 NAFLD 的機制以及 NAFLD 相關 HCC 的自發性發展變得困難。 這嚴重損害了我們對該疾病分子機制的理解,限制了預後生物標記和有效療法的發展。

如上所述,越來越多的證據表明,晝夜節律功能障礙在 NAFLD、肝硬化、肝炎和 HCC 等肝臟疾病中發揮作用或加速其發展,這些疾病也會擾亂生理時鐘功能。 大多數證據來自流行病學數據,或來自具有突變或缺失時鐘基因(例如 Per2、Cry1/2 或 BMAL1)的小鼠模型的結果,或來自接受相移方案(例如在光相上限制餵食或時差時間表。 除了這些間接證據外,Moore 和 Fu 的團隊在 2016 年也證明,晝夜節律功能障礙是小鼠肝細胞的直接致癌因子。 現在,他們使用相同的慢性時差方案證明了這種對人類肝細胞的直接影響。 將正常人類肝細胞移植到雄性免疫缺陷富馬酰乙醯乙酸水解酶敲除 (Fah-/-) TIRF 小鼠中產生人源化肝臟。 TIRF 小鼠缺乏 Fah 表達,並在肝細胞中累積有毒的延胡索酰乙醯乙酸,導致肝衰竭和死亡。 然而,透過在飲用水中施用NTBC(2-(2-硝基-4-氟甲基苯甲酰)-1,3-環己二酮)可以抑制富馬酰乙醯乙酸的積累並維持小鼠的生存。 因此,人類肝細胞移植後定期停止NTBC可誘導小鼠肝細胞死亡和Fah+/+人類肝細胞的肝臟再生。 將小鼠置於穩定的 24 小時光/暗週期(對照)或模擬每週 8 小時輪班工作計畫(長期時差)的方案下,並追蹤至 60 週齡。 作者發現,時差顯著降低了小鼠的存活率和腫瘤潛伏期,並增加了人源化肝癌(hHCC)的發生率、生長速度和轉移。 此外,這種時差相關的 hHCC 的發病機制與人類 NAFLD 相關的 HCC 相似,在 HCC 發生前具有葡萄糖耐受不良、肝臟脂肪堆積異常、發炎和纖維化以及 NASH 的組織學特徵。 重要的是,以含膽酸的飲食餵食時差小鼠並沒有顯著影響這些結果,從而增強了慢性晝夜節律功能障礙的獨立致癌潛力。 作者提供了在對照和時差條件下人源化 NASH 實質和非實質細胞、hHCC 和腫瘤基質在不同時間點的廣泛轉錄組數據,並與人類 NASH、肝硬化和 HCC 轉錄組進行比較。 有趣的是,他們發現與現有的人類數據有驚人的相似之處,驗證了這種 NAFLD 誘導的肝癌發​​生模型的臨床相關性。 此外,他們發現了時差 hHCC 中差異表達的基因的預後特徵,可預測 HCC 的進展和轉移。 晝夜節律紊亂導致 NASH 和 HCC 中數千種基因表現變化以及人類轉錄組的不同重編程。 結果強調了肝細胞進行性去分化在肝癌發生中的作用[19]以及實質和非實質轉錄組的解偶聯。 與代謝重編程(其中脂肪酸和膽汁酸代謝途徑是最失調的基因途徑之一)一起,時差促進了上皮-間質轉化、發炎以及檢查點、致癌和 p53 信號傳導的失調。

Padilla 等人的研究總而言之。 提供了人類肝細胞中慢性晝夜節律紊亂的直接致癌作用的明確證據。 此外,它還提供了一個臨床前模型來分析治療方案並研究 NAFLD 相關肝癌發生的分子機制。 儘管它是一個了不起的工具,但仍有一些方面可以進一步完善。 例如,它是基於雄性免疫缺陷小鼠,並且已證明胃腸道微生物組在很大程度上取決於性別,在晝夜節律調節中發揮相關作用。 重要的是,這項研究還強調了在評估患者的預後標記或治療策略時考慮晝夜節律的相關性,這既可以作為混雜因素,也可以作為治療介入的要點。

具有失眠的人,其罹癌風險都明顯高於沒有失眠的人群。另一項調查結果也顯示,那些剛診斷為癌症的病人,至少未罹癌前的兩年內,所有患者,皆被證實患有失眠障礙。

夜晚睡眠不足(熬夜或黑白顛倒),會減少褪黑激素(Melatonin)的產生,褪黑激素(Melatonin)的作用有很多

褪黑激素又稱褪黑素。褪黑素是一種由人腦內的松果體產生的控制人體醒/睡迴圈的一種激素。具有以下作用:
(1).褪黑素可直接作用於下丘腦視交叉上核的褪黑素受體,調節生物節律,使生物節律與環境節律同步化。可改善時差變化引起的失眠、睡眠時延遲和晝夜節律失調引起的失眠。
(2).褪黑素通過影響下丘腦-垂體-腎上腺軸、下丘腦-垂體-甲狀腺軸,直接或間接調整機體各種內分泌組織的功能。
(3).褪黑激素具有抗氧化作用。可以通過清除自由基,抗氧化和抑制脂質的過氧化反應保護細胞結構、防止DNA損傷、降低體內過氧化物的含量,從而抑制細胞結構的破壞和機體的衰老。

人體中的褪黑素與光線控制有關,如果晚上光線弱,褪黑素分泌就會增多;反之,光線強的話,褪黑素分泌則減少。隨著年齡的增長,人體內的褪黑素分泌量會逐漸減少,因此,相對于年輕人,老人更容易受到睡眠問題困擾。