生物钟基因period3的多态性及其与睡眠关系的研究进展
生物钟的作用原理与研究进展

生物钟的作用原理与研究进展生物钟是指自然界中各种生物体内的一种自然节律系统,能够控制身体内部的代谢、调节情绪、影响睡眠等生理活动。
生物钟的作用可以帮助生物适应环境变化,保持生物的体内平衡,使生物能够更好地生存和繁衍后代。
本文将介绍生物钟的作用原理以及近年来的研究进展。
一、生物钟的作用原理生物钟的作用原理是基于生物体内一种叫做“生物钟基因”的基因序列的调节和控制。
这些基因控制着人体内的许多生理活动,包括睡眠和觉醒、体温、心跳等等。
这些基因在生物体内周期性地被激活和抑制,从而实现生物体内生理活动的节律性。
生物钟基因通过调节人体的分子和化学过程来实现对生理活动的节律调节。
其中一个调节因子是内源性麻醉药物——腺苷。
腺苷在人体内能够抑制神经元兴奋性,同时促进睡眠、降低体温和心跳等生理活动。
这些生理过程的调节通过一些生物学的反馈机制实现,其中最重要的是“正反馈机制”。
正反馈机制是指生物钟基因周期性激活激活自身的过程。
当生物钟基因被激活时,它们会产生蛋白质,这些蛋白质又能够激活生物钟基因的表达。
这种自我激活的过程形成了一个正反馈回路,让生物钟基因周期性地表达,从而驱动生物体内的生理节律。
二、生物钟的研究进展近年来,科学家对于生物钟的研究取得了许多重要的进展。
其中最重要的就是生物钟基因的发现。
科学家通过从飞蝗、小鼠、果蝇、人和真菌等生物体中筛选基因,发现了生物钟基因,进一步找到了控制生物节律的关键因子。
生物钟基因的发现为科学家提供了更多的研究手段,让他们能够更好地了解生物钟的调节和控制。
科学家通过改变生物钟基因的表达水平来研究生物钟,发现了生物钟与许多生理过程的关系。
除了生物钟基因的发现,科学家还通过一些生理学和神经科学的研究,发现了环境因素对生物钟的影响。
例如,黑暗环境和亮光环境都能够影响人体的生物钟,进而影响人的睡眠和觉醒过程。
最新的研究表明,生物钟能够对许多生理过程和疾病的发生和治疗产生影响。
例如,肿瘤和心脏病等疾病都与生物节律失调有关。
生物钟的研究进展

生物钟的研究进展生物钟是指生物体在没有外部时钟信号的情况下,自主地完成生理等周期性活动的周期性内在机制。
生物钟的存在在生命科学研究中占有重要地位,它可以调节生物体的生理节律,通过适当的调整生物体的生物钟来适应环境的变化,或者用生物钟的特征来预测生物体的生理状况。
生物钟研究的起源可以追溯到20世纪初,当时科学家们发现的是,一些生物在昼夜交替中也会表现出一些规律性的生理节律变化。
后来不断有研究表明,这种规律性的变化是由一种内在的生物钟系统驱动的,并且这个生物钟可以独立于环境的物理和化学变化而存在,从而成为了生物体内部存在的一个基本机制。
在近年来的研究中,科学家们对生物钟的研究取得了一些非常重要的进展。
科学家们在不同物种的生物体中发现了不同的生物钟模式,并且还发现了生物钟与身体健康之间的密切关系。
下面我将针对这些最新研究成果,逐一进行阐述。
一、不同物种的生物钟模式科学家们通过对不同物种的生物钟研究,发现了有许多物种都有某种形式的生物钟。
对于哺乳动物来说,它们的生物钟是通过生理节律来实现的。
也就是说,它们的姿态、行为和新陈代谢等方面都会有一定的规律。
而对于昼夜节律的一些较简单生物如动物、植物和微生物等来说,它们的生物钟更像是一种自我维持的状态机制。
它们的增殖、进化、生长等过程存在一定的周期性规律。
二、生物钟与身体健康之间的密切关系生物钟与身体健康之间的联系是一个重要的研究方向。
许多研究表明,生物钟与身体健康之间存在非常密切的关系。
生物钟混乱会导致生物体的代谢紊乱和免疫调节失调,增加糖尿病、乳腺癌和心血管疾病等疾病的风险。
不仅如此,许多研究还表明,生物钟运作不良与情绪疾病的发病率也有极大的关系,比如抑郁症等。
三、使用光线调整生物钟光线是影响生物钟的一个因素。
科学家们发现,光线可以调节人体的睡眠和觉醒。
其中,蓝光具有很强的调节作用。
为此,科学家们研发出了一些使用光线调节生物钟的系统。
这些调节系统可以根据需要同时实现多个频率的闪烁与刺激,从而最大限度地实现生物钟的调节。
生物钟与睡眠的关系

生物钟与睡眠的关系睡眠是人类生活中必不可少的一部分,而生物钟则是我们身体内部调控睡眠的重要机制。
两者之间存在着紧密的联系和相互影响。
本文将探讨生物钟与睡眠的关系,并讨论如何保持良好的睡眠习惯。
一、生物钟的概述生物钟指的是一种内部时间表,它帮助我们预测并调整我们的生理和心理状态,如睡眠、饥饿、注意力和反应时间等。
生物钟的调节主要由位于大脑中的“松果体”来完成,松果体通过分泌褪黑激素来调节我们的睡眠感觉。
二、生物钟和睡眠的关联1. 昼夜节律:生物钟通过昼夜节律来影响我们的睡眠-觉醒周期。
我们的生物钟会根据环境中的光线以及黑暗的持续时间来调整我们的睡眠时间。
白天,光线引起松果体停止褪黑激素的分泌,使我们保持清醒状态;而夜晚,黑暗信号则促使松果体分泌褪黑激素,引导我们进入睡眠。
2. 周期性睡眠-觉醒障碍:生物钟的紊乱可能导致睡眠-觉醒障碍,如失眠或过度嗜睡。
当我们的生物钟受到干扰时,例如长时间的时差变化或夜班工作,我们的睡眠机制就会受到影响,无法适应新的睡眠时间安排。
三、保持良好的睡眠习惯1. 保持规律的作息时间:根据自身的生物钟特点,尽量选择固定的睡眠时间和觉醒时间。
这样有助于调整和稳定生物钟的节奏。
2. 控制光照暴露:白天保持充足的光照暴露,有助于提高警觉性和注意力;晚上则要避免过多的蓝光(如电子设备的屏幕),以免抑制褪黑激素的分泌。
3. 创造有利于入睡的环境:确保卧室安静、暗淡和舒适。
避免在床上进行与睡眠无关的活动,如看电视、使用手机等。
4. 避免过度疲劳和应激:长时间的工作压力和身体疲劳会干扰睡眠质量。
适当安排休息时间和放松活动,减轻身心疲劳。
5. 注意饮食调节:避免在临睡前吃过多或过辣的食物,尽量少饮咖啡和饮料含有咖啡因的饮品,这些都会影响入睡时间和睡眠质量。
结论生物钟与睡眠有着密切的联系,合理调整生物钟有助于提高睡眠质量和保护身体健康。
尽管我们无法完全控制外部环境,但我们可以通过调整自身的睡眠习惯和生活方式来更好地适应生物钟的节奏。
生物钟与生物节律的研究进展

生物钟与生物节律的研究进展人类意识之外,我们的身体仍在运作。
这是因为我们有一个内在的生物钟,一种编程在我们的基因中,驱动我们的身体和行为。
自然光照的变化、夜晚的温度和气味都会影响我们的生物节律,使我们的身体感到疲劳和疲惫。
随着科学家们对这一复杂系统的研究越来越深入,我们对生物钟如何影响我们的日常生活的了解也越来越深入。
生物钟是一个周期性的系统,它由体内各种因素调节,包括基因表达,外源性因素比如环境中的光照、温度和饮食等。
从行为和代谢到身体内的生化循环,它会影响我们生活中的各个方面。
许多疾病,如抑郁和睡眠障碍,与身体内的这个系统紧密相关。
近年来的研究表明,长期紊乱的生物钟与许多慢性疾病相关。
人造的光源、晚上不规律的作息时间都可以扰乱这个系统,导致肥胖和糖尿病等疾病的发生。
最近的一项研究发现,长期工作在夜班的人中,患乳腺癌的风险增加了60%以上。
生物钟调控睡眠人体的睡眠是一个高度复杂的生理过程,受许多因素影响,其中最重要的就是生物钟。
我们的身体有一个内在的节律,通常是24小时。
这个节律由一部位于脑内、名为 SCN 的结构体调节。
它作为生物钟系统的控制器,可以监测外部和内部因素的变化,并相应地调节脑内分泌激素、体温和代谢等。
当夜幕降临时,人体会产生褪黑激素,这是一种促进睡眠和保持睡眠周期的激素。
在白天,人体会产生皮质醇,这是一种使我们保持警觉状态的激素。
这个系统的整个生物周期可以被分成四个时期:清晨、白天、下午和夜晚。
这四个时期都有不同的脑电波和身体表现,如学习、工作能力、视觉、体力、体温和代谢水平的变化。
总的来说,我们的身体需要遵循这个循环来维持一个良好的代谢状态,以帮助我们保持健康状态。
生物钟调控代谢有许多与代谢变化相关的生物钟发现,这些发现表明身体的节律与许多疾病的发病有关。
其中最突出的是糖尿病,这是一个广泛的代谢性疾病,它与生物节律的紊乱有很大的关系。
研究表明,夜班工作和慢性睡眠不足都可能导致糖尿病,而根据患者的生物钟特征,定制化的糖尿病治疗不仅可以提高治疗效果,还可以减少不必要的副作用。
生物钟的探索与研究进展

生物钟的探索与研究进展生物钟,就是指生物体内自我节律性的变化。
这种变化不受外界环境和人为干扰,主要是由基因和蛋白质等生物分子的作用所致。
生物钟是人们长期以来探索和研究的一个重要前沿方向,也是生命科学研究的重要领域之一。
一、生物钟的基本机制生物钟的本质是生物体内自我组织与自我调节的一种内在机制。
该机制主要涉及基因和蛋白质等生物分子的相互作用。
具体来说,生物钟机制主要由三个部分组成:时钟基因、调节因子和时针蛋白。
其中,时钟基因和调节因子作为生物钟的“遗传机器”,共同控制着时针蛋白的表达和调控,从而完成生物体内自我节律性的调节。
在生物钟的基本机制中,时钟基因的作用是至关重要的。
几乎所有生物钟相关研究都揭示了基因的重要性。
研究表明,基因编码的蛋白质在生物钟机制中发挥重要作用,即抑制或促进时钟基因的转录和翻译过程。
这些基因的调节作用包括调节生物钟机制中蛋白质浓度和稳态,以及维持生物钟机制的稳定性和可适应性。
此外,还存在一些与生物钟相关的影响因素,如灯光、代谢、温度和干扰等。
这些因素都可能直接或间接影响生物钟机制的运作,从而导致生物体内节律性的改变。
例如,光线暴露可以直接调整人体内的生物钟,促进我们的睡眠和醒来时间。
另外,运动和饮食习惯、社交和工作压力等都会对个体的内在生物节律性产生影响,进一步影响生物体的健康和生活质量。
二、生物钟的历史早在1644年,法国数学家和发明家Pierre de Fermat就提出了生物钟中“最小路线”问题。
很长一段时间,人们对生物钟只有简单的认知,即生物体的生理节奏有其自身规律性。
直到20世纪初期,生物学家才开始深入探究生物钟的作用和机制。
此后,生物钟的相关研究逐渐成为生命科学领域的重要研究方向。
二战期间,美国空军飞行员在长时间飞行中发现,他们的机体内部出现了某种失调状态。
这一现象引起了生物学家的广泛关注,进而成为了生物钟研究中的重要课题。
20世纪40年代和50年代,生物学家开始通过肾上腺素和甲状腺素等激素物质的作用,探究生物钟的作用和机理。
生物钟基因与睡眠障碍的相关进展

生物钟基因与睡眠障碍的相关进展发表时间:2018-04-13T13:28:19.047Z 来源:《中国误诊学杂志》2018年第2期作者:钟洁[导读] 本次研究对生物钟基因与睡眠障碍的相关进展进行探讨,以期为临床上睡眠障碍的治疗提供参考。
广西中医药大学第一附属医院 530023摘要:睡眠障碍为睡眠-觉醒过程中存在的多种功能障碍情况,临床上广义的认为该症主要为失眠、过度嗜睡以及睡眠呼吸障碍与睡眠行为异常等方面情况,并指出主要是因为睡眠调节中枢病变引发的睡眠-觉醒周期紊乱。
而人体生物钟正常运行时可确保细胞、组织活性及其功能顺利进行,经此保证机体各功能充分适应环境变化,可见生物钟基因与睡眠障碍情况息息相关,故而本次研究对生物钟基因与睡眠障碍的相关进展进行探讨,以期为临床上睡眠障碍的治疗提供参考。
关键词:生物钟基因;睡眠障碍;相关进展昼夜节律属内源性生物钟基因以自身转录及翻译、调控而呈现为24h变动周期性生理现象,而通常人体正常生理性睡眠与睡眠稳态系统、生物钟系统息息相关,如果生物钟系统功能发生异常,则睡眠结构便随之破坏[1]。
机体生理及行为均需生物钟基因调节而正常进行,生物钟基因的突变便会引起睡眠障碍,可见临床上治疗睡眠障碍时可着眼于生物钟基因方面。
1、昼夜节律昼夜节律为一种自然现象,其确保着生物体生理及生化、行为等类生命现象呈24h周期性震荡。
昼夜节律产生的物质基础为分子计时器,经一组特异核心元件构成,主要是CLOCK、BMALL、PERS、CRYS、TIM等基因与其蛋白产物。
已知生物节律基本分子机制为上述核心元件构成转录-翻译负反馈环,该机制本质虽属内源性,但其仍会被环境信号影响,其中光信号导引尤为显著。
医学界将哺乳动物主生物钟定位于下丘脑视交叉上核位置,其被异常情况刺激时便会导致机体昼夜节律变化,情况严重时便引发相关疾病[2]。
2、生物钟基因与睡眠障碍相关性2.1生物钟基因-CLOCK基因及睡眠障碍的关系CLOCK基因对生物体生理、行为昼夜节律起着维持作用,与生物钟节律正向反馈调节息息相关。
生物钟研究的新进展与新策略

生物钟研究的新进展与新策略随着科学技术的不断发展,对生物钟研究的兴趣也日益增长。
生物钟是生物体内一套自然的时间节律系统,能够调控和调整生物体的生物过程。
了解生物钟的机制和功能对于人类健康和适应环境具有重要意义。
本文将介绍生物钟研究领域中的新进展和新策略。
一、生物钟的基本原理生物钟是生物体内调控节奏的一种机制,一般分为内源性时钟和外源性时钟。
内源性时钟基于基因表达的周期性变化,如某些蛋白质的合成和降解。
外源性时钟则受到环境因素的影响,如光照、温度和食物等。
内源性时钟与外源性时钟相互作用,共同调控生物体的节奏。
二、生物钟研究的新进展近年来,生物钟研究取得了许多重要的突破。
首先,随着基因测序技术的发展,科学家们发现了许多与生物钟相关的基因。
这些基因的突变或异常表达与人类的睡眠障碍、抑郁症等疾病密切相关。
其次,通过基因编辑技术,科学家们成功地将生物钟基因编辑进入小鼠的胚胎中,从而改变了小鼠的生物钟周期。
这些实验为治疗相关睡眠障碍的新策略提供了理论基础。
此外,参与生物钟调控的信号通路和分子机制也逐渐被揭示。
研究人员发现,果蝇的生物钟调控是通过多种信号通路相互作用完成的,其中包括cAMP、cGMP和钙等。
这些信号通路的研究为开发新的生物钟调控药物提供了潜在的靶点。
三、新策略:光照调控生物钟近年来,研究人员开始尝试利用光照来调控生物钟。
光照是外源性时钟的主要刺激源,通过调节光照的强度和时长,可以调整生物体的节律。
光照调控生物钟的新策略主要包括以下几个方面:1. 光照定时调节:调节光照的强度和时长以模拟自然界的昼夜变化。
这种方法可以帮助人们调整自己的生物钟,提高生理和心理的健康水平。
2. 蓝光照射:研究发现,蓝光对生物钟的调控作用最为显著。
在夜间照射适量的蓝光可以减少人类的睡眠障碍和抑郁症风险。
这种新策略为治疗相关疾病提供了新的思路。
3. 光照节奏调节:光照的强度和时长可以调节生物体的节奏,包括饮食节奏、运动节奏等。
生物钟基因period3的多态性及其与睡眠关系的研究进展

生物钟基因period3的多态性及其与睡眠关系的研究进展摘要:昼夜节律是大部分原核生物和所有真核生物具有的生物节律。
period3基因是生物钟的核心组成,与睡眠生理密切相关。
本文对period3基因的功能研究进展进行综述。
关键词:period3基因,遗传多态性,串联重复多态性,昼夜节律,生物钟Advances in the Biological Clock Gene Period3 Polymorphism and Relationship with SleepAbstract:Circadian rhythm is one of the most obvious character of most prokaryotes and eukaryotes. Period3 ( per3 ) is a core component of the circadian clock genes, which are closely associated with sleep physiology. In this paper, the progress of per3 gene function is reviewed.Key Word:period3gene, genetic polymorphism, variable number tandem repeat (VNTR), circadian rhythm, bio-clock睡眠为维持正常生理活动所必需。
人类的睡眠活动受到一系列因素综合调节,包括外界因素和机体自身调节机制。
外界因素包括光照、温度等;机体自身的调节则包括两个相对独立又互相联系的调节机制,昼夜节律和睡眠平衡。
昼夜节律又称生物钟,是周期约为24小时的生理过程;即使在缺乏外界因素的条件下,如光照和温度等,昼夜节律仍能维持原有的生理周期[1]。
从光合原核生物到高等真核生物,昼夜节律广泛存在。
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生物钟基因period3的多态性及其与睡眠关系的研究进展摘要:昼夜节律是大部分原核生物和所有真核生物具有的生物节律。
period3基因是生物钟的核心组成,与睡眠生理密切相关。
本文对period3基因的功能研究进展进行综述。
关键词:period3基因,遗传多态性,串联重复多态性,昼夜节律,生物钟Advances in the Biological Clock Gene Period3 Polymorphism and Relationship with SleepAbstract:Circadian rhythm is one of the most obvious character of most prokaryotes and eukaryotes. Period3 ( per3 ) is a core component of the circadian clock genes, which are closely associated with sleep physiology. In this paper, the progress of per3 gene function is reviewed.Key Word:period3gene, genetic polymorphism, variable number tandem repeat (VNTR), circadian rhythm, bio-clock睡眠为维持正常生理活动所必需。
人类的睡眠活动受到一系列因素综合调节,包括外界因素和机体自身调节机制。
外界因素包括光照、温度等;机体自身的调节则包括两个相对独立又互相联系的调节机制,昼夜节律和睡眠平衡。
昼夜节律又称生物钟,是周期约为24小时的生理过程;即使在缺乏外界因素的条件下,如光照和温度等,昼夜节律仍能维持原有的生理周期[1]。
从光合原核生物到高等真核生物,昼夜节律广泛存在。
昼夜节律的标志是机体核心温度和血浆中皮质醇和褪黑素的水平。
哺乳动物生物钟的调节中枢位于下丘脑的视交叉上核( suprachiasmatic nuclei, SCN),通过一系列的级联反应,使大脑与全身各个部位的节律趋于一致[2]。
在分子水平,昼夜节律是通过高度保守的转录水平反馈环路进行调控的,因此转录因子在昼夜节律调控方面发挥了重要的作用。
昼夜节律的核心基因包括clock、bmal1、npas2、per1-3和cry1-2。
转录激活因子BMAL1与CLOCK都具有bHLH-PAS结构,二者能形成异二聚体结合在靶基因启动子区域的顺式元件E-box上,从而启动靶基因转录。
二者的靶基因包括:period(在哺乳动物中,包括per1-3)和crytochrome(包括cry1和cry2),以及占转录总量约8%-10%的“时钟控制基因”(clock-controlled genes, CCGs)。
细胞浆中的PER蛋白与CRY 蛋白能形成异源复合体,并转位至细胞核中,并与BMAL1-CLOCK蛋白复合体相互作用,进而抑制转录过程的进行;当PER-CRY蛋白复合体逐步降解后,BMAL1-CLOCK蛋白复合体逐步恢复转录活性,从而形成负反馈调节环路。
在转录水平以外,这一环路同时还受到转录后水平的调节。
一系列蛋白激酶以及蛋白酶体降解机制,包括E3连接酶和FBXL3,这些都能通过调节PERs/CRYs在mRNA和蛋白水平的稳定性,使PERs/CRYs的蛋白水平和细胞定位发生周期性变化,从而影响昼夜节律的周期。
在负反馈调节环路和多种次级调节环路的综合作用下,昼夜节律的周期维持在约24小时[3]。
per家族基因是生物钟调节的核心基因。
1971年Konopka和Benzer首次报道在果蝇中发现调节节律的基因,命名为period基因;而后在小鼠和人类中也发现了相似的基因。
在哺乳动物中,per家族基因包括per1、per2和per3。
利用基因敲除小鼠模型研究功能时发现,在per1、per2、cry1和cry2这四个基因中,仅存在任意一个基因即可以维持昼夜节律;与此相对,在per1/per2双敲除小鼠模型中,仅PER3蛋白存在不足以维持昼夜节律。
同时per3-/-小鼠的昼夜节律相关标志与野生型小鼠相比较并没有明显变化[4]。
因此认为,per3并不是昼夜节律调节中的核心成分,其在昼夜节律形成中的作用机制并未明确。
随着对per3功能研究的深入,人们逐步了解其在昼夜节律中的作用。
由于前期对生物节律的研究集中在依赖于视交叉上核的行为以及对光线的反应,尽管视交叉上核是控制哺乳动物自身节律的中枢,但其并非唯一具有自身节律的器官,肾上腺、肝脏、视网膜在体外均表现出自身节律。
Pendergast等人利用per1-Luc 的报告系统在体外检测不同器官的自身节律时发现,虽然在检测由视交叉上核控制的运动活力时per3-/-小鼠于野生小鼠没有显著差别;但是PER3蛋白失去功能时,小鼠的下丘脑和肺的自身节律出现变化,提示PER3可能参与其他器官自身节律的调节[5]。
该课题组进一步利用per2-Luc报告基因系统,在体内进一步证实per3对视交叉上核、肾脏、胸腺、弓状体和脾等器官的自身节律没有显著影响,但在per3失活后,小鼠的垂体、肝、肾、食管和主动脉的自身周期缩短。
提示per3对不同器官的节律存在不同的调节作用[6]。
此外,睡眠稳态平衡是调节睡眠的另一个重要因素。
最初对睡眠平衡的研究来自于发现:在睡眠剥夺后,机体需要的睡眠增加以进行补偿,从而形成一种平衡机制。
睡眠平衡的标志是脑电图( electroencephalogram, EEG )的Delta波活动(Delta Activity),或慢波睡眠活动,检测脑电图Delta波活动可以评估维持睡眠平衡的需要[7]。
维持睡眠平衡的分子基础仍未明确。
1. per3对睡眠的影响Hasan[8]等人报道,per3参与睡眠-清醒时间以及睡眠平衡的调节。
利用per3基因敲除小鼠作用为研究模型,发现在暗周期时对小鼠进行睡眠干扰,野生型小鼠的运动活力显著下降,而per3-/-小鼠运动活力的下降程度显著低于野生型小鼠,与npas2-/-小鼠的表型相类似。
在以24小时为周期的基准水平上,per3-/-小鼠与野生型小鼠没有显著差别,但在暗周期中per3-/-小鼠的快速动眼期睡眠(Rapid Eye Movement Sleep, REM)时间减少;在暗周期开始和结束时per3-/-小鼠表现出更高的EEG Delta波活动。
睡眠剥夺(Sleep Deprivation, SD)后,per3-/-小鼠表现出更高的非快速动眼期睡眠(Non-Rapid Eye Movement Sleep, non-REM)的需求,EEG的Delta波活动升高;与此相对,在睡眠剥夺后的恢复期,代表REM 的Theta波活动降低。
这表明虽然per3不是昼夜节律调节的核心组分,但其通过参与清醒活力与睡眠平衡的调节,进一步对机体睡眠产生影响。
per3表达变化对人类睡眠的影响亦有报道。
与年轻人向比较,大部分老年人的入睡和清醒时间更早,较难维持睡眠并且更容易受到环境的影响。
Hida[9]等人研究了老年人外周单核细胞中per1、per2和per3表达变化发现,和年轻人(8个不同群体人群,平均年龄21 岁)的表达水平相比较,老年人(6个不同群体人群,平均年龄62岁)的外周单核细胞中per1和per2的表达没有显著变化;而per3的表达则出现变化:per3表达达到谷值的时间提前,而达到峰值的时间则延迟。
同时研究结果显示,老年人褪黑素分泌周期略有提前,提示per3表达的变化可能与老年人下降的睡眠动力(homostatic sleep drive)有关。
2. per3基因多态性研究进展人类的per3基因位于染色体1p36,基因长60475bp,mRNA长6203bp,共编码1201个氨基酸,共21个外显子。
在第18个外显子区域存在4个或5个串联重复序列(Variable Number Tandem Repeat,VNTR),每个VNTR编码18个氨基酸。
这一区域存在一系列预测的磷酸化位点,因此per3基因的VNTR多态性与人日常的昼行偏好、大脑皮质区活力以及认知水平等相关。
根据per3等位基因VNTR的数目,人类存在per34/4(具有4个VNTR),和per35/5(具有5个VNTR)两种纯合个体,以及per34/5的杂合个体。
不同人群中per3 VNTR分布频率不尽相同。
Nadkarni[10]等人统计了全球范围内不同人群的per34等位基因的分布频率,北非及西亚、南亚地区(阿尔及利亚、北苏丹、也门、印度)的频率最低,为0.5至0.6;东亚地区(蒙古、中国四川、日本)的频率最高,为0.8至0.9。
Ciarleglio[11]等人选取全球范围内,非裔美国人、欧裔美国人、非洲加纳、中国汉族、巴布亚新几内亚五个不同人群的样本,分析clock、per2、per3等节律基因多态性的分布情况时发现,中国汉族样本中per34等位基因分布频率最高,为0.81,其余组样本分布频率介于0.41至0.66之间,提示中国人群per3VNTR分布与其他族群有显著不同。
安怀杰等鉴定了汉族人群中,per34/4、per34/5、per35/5三种基因型分布频率分别为78.33%、20%和1.67%,表明汉族人大多数基因型为per34/4。
2.1 per3 VNTR多态性对睡眠生理及昼夜偏好的影响前期研究表明,per3VNTR影响个人昼夜偏好:per35/5健康个体有日行偏好,入睡等待时间较短;per34/4健康个体则有夜行偏好,入睡等待时间较长,与睡眠延迟综合征(Delayed Sleep Phase Syndrome, DSPS)相关[12]。
在正常生理状态下与per34/4个体相比,per35/5个体具有更多的慢波睡眠(Slow Wave Sleep,SWS)与慢波睡眠活动(Slow Wave Activity,SWA);在清醒状态和REM时期的Theta 和Alpha活动也有增加[13]。
已有不同研究组报道per3 VNTR多态性与个人昼夜偏好的关系。
睡眠情况会随着年龄增长有所改变,与年轻人相比,老年人清醒时间和次数延长、慢波睡眠时间较少,以及清醒时间提早。
Viola等人比较不同per3基因型老年人的睡眠差异时发现,per35/5纯合子褪黑素周期提前,并且更早到达褪黑素分泌顶点;同时夜间更易清醒,在快速动眼期睡眠时脑电波Delta活动增加,前Sigma活动降低[14]。
这些结果表明老年人群的昼夜节律和睡眠平衡同时受到per3 VNTR多态性调节。